Weiterentwicklung der Substrattoleranz von Elizabethkingia meningoseptica Oleathydratase zur regio‐ und stereoselektiven Hydratisierung von Ölsäurederivaten

Die Addition von Wasser an nichtaktivierte Kohlenstoff‐Kohlenstoff‐Doppelbindungen von Fettsäuren wird durch Fettsäurehydratasen (FAHYs) katalysiert, und ermöglicht die hochselektive Oxyfunktionalisierung von erneuerbaren, ölhaltigen Rohstoffen. Da für die Erkennung und Bindung von Substraten die freie Carboxylatgruppe bislang als unerlässlich galt, ist der Einsatz von FAHYs gegenwärtig auf die Hydratisierung freier Fettsäuren limitiert. Diese Arbeit zeigt erstmals die Hydratisierung von Ölsäurederivaten ohne freier Carboxylatfunktion am Beispiel der Elizabethkingia meningoseptica Oleathydratase (OhyA). Im Zuge bioinformatischer Bindestudien von Substraten an die 3D‐Struktur der OhyA sowie durch Aminosäuresequenzvergleiche konnten konservierte Aminosäurereste in der Substratbindetasche des Enzyms identifiziert werden. Der rationale Austausch dieser Reste führte zu Enzymvarianten mit bis zu 18‐fach verbessertem Umsatz bestimmter Ölsäurederivate ohne Beeinträchtigung der exzellenten Regio‐ und Stereoselektivität der Olefinhydratisierung. Neudefinition des Substratspektrums von Oleathydratasen: Die hoch regio‐ und stereoselektive Hydratisierung von Ölsäurederivaten durch eine Oleathydratase, sowie die Entwicklung von Hydratasevarianten mit erhöhter Aktivität für diese Strukturen wird präsentiert. Das bisher als obligatorisch geltende Carboxylat einer freien Fettsäure ist nicht zwingend für den Umsatz nötig ist, so ergeben sich Anwendungen über bisherige Grenzen hinaus.