Projektbeschreibung
Fernab der bekannten Natur: Wie neue Enzyme Reaktionen katalysieren
Die Enzymkatalyse und die zunehmende Verfügbarkeit von in der chemischen Synthese eingesetzten Enzymen lässt die Biokatalyse als eine attraktive Variante zur Erzeugung chiraler Moleküle erscheinen. Ungeachtet ihres Potenzials wird bei den natürlichen Enzymen nur ein relativ kleiner Anteil des Reaktionsraums ausgenutzt, was bedeutet, dass nur eine begrenzte Anzahl stereogesteuerter Reaktionsklassen effektiv in der Biokatalyse zum Einsatz kommen kann. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt BIO-LIGHT wird neue Strategien untersuchen, mit denen Enzyme in der Lage sein sollten, in der Natur neue asymmetrische Reaktionen zu katalysieren. Infolgedessen könnten die Reaktivitätsgrenzen der Biokatalyse erweitert werden. Um das Projektziel zu erreichen, wird die Biokatalyse mit der Photokatalyse kombiniert. Diese moderne Strategie der chemischen Reaktivität weist einen vielversprechenden Weg zum nachhaltigen Aufbau neuer Moleküle.
Ziel
Enzymatic catalysis plays a centrally important role for the preparation of chiral molecules and in the transition towards a more sustainable chemistry. In spite of their potential, natural enzymes use only a relatively small section of ‘reaction space’. This implies that only a limited number of stereocontrolled reaction classes, which are characterized by a similar reaction mechanism, can be effectively promoted. For example, a natural enzyme co-opted for new chemistry has the limitation that the new reactivity must be quite closely related to the naturally established catalytic function. The BIO-LIGHT project seeks to identify new strategies that allow enzymes to catalyse new-to-nature asymmetric reactions, thus expanding the reactivity boundaries of biocatalysis. To achieve this goal, we will combine biocatalysis with visible light photocatalysis, a modern strategy of chemical reactivity which offers a potent way to sustainably build new molecules. Specifically, we will explore the potential of native intermediates in the enzymes’ active sites to reach an excited state upon light absorption and enable new-to-nature enantioselective radical reactions. Light will be used to elicit mechanistic divergence within enzymes with an established ground-state reactivity, thus allowing them to catalyse completely different processes than those for which they evolved. The collaboration with an international pharma-company (Bayer AG) will facilitate the development of photo-enzymatic processes yielding chiral molecules adorned with biologically relevant scaffolds.
BIO-LIGHT combines the fellow’s experience in enzymatic catalysis and directed evolution and the host’s experience in photo-triggered asymmetric radical processes. The multi-cultural and intersectorial nature of this project will contribute to broaden the fellow’s competencies and will place him in a competitive position for the next career move.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
43007 Tarragona
Spanien