Biosynthese von Nitroverbindungen: Struktur und Funktion einer Mangan-abhängigen N-Oxygenase

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Nitrogruppen sind relativ seltene, aber ubiquitär vorkommende Strukturelemente von Naturstoffen. Über die enzymatische N-Oxygenierung, die eine hohe Substratspezifität erfordert, ist bislang nur wenig bekannt. Das von uns entdeckte Enzym AurF aus Streptomyces thioluteus ist in der einzigartigen Lage, aromatische Diamine regiospezifisch zu oxidieren. AurF repräsentiert zudem die erste bekannte Mangan-abhängige Monooxygenase. Anhand dieses ungewöhnlichen Enzyms soll im Rahmen des geplanten Projektes untersucht werden, wie in der Natur Aminogruppen zu Nitrogruppen oxidiert werden. Dabei ist von Nutzen, dass durch unsere Vorarbeiten die erste Kristallstruktur einer N-Oxygenase (AurF) vorliegt. Auf dieser Basis sollen Architektur und Funktionsweise des neuartigen Metalloproteins über Mutagenese und Struktur-Aktivitäts-Beziehungen aufgeklärt werden. Der Reaktionsmechanismus und die Rolle des Mn-Clusters werden in Kombination mit spektroskopischen Techniken analysiert. Ein weiteres Ziel ist die Modulation des Biokatalysators, um das synthetische Repertoire zu erweitern. Das geplante Projekt soll einen Einblick in die Struktur und den Mechanismus eines völlig neuartigen Mn-abhängigen Biokatalysators gewähren. Die Oxygenase komplementiert bislang verfügbare synthetische Protokolle und könnte die Entwicklung neuer biomimetischer Katalysatoren inspirieren.