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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002571-8

Enzyme Evolution: Exploring Substrate Scope and Catalytic Promiscuity

  • Enzymatic evolution and the corresponding relationship to substrate scope and catalytic promiscuity were targeted in this thesis. As enzyme examples, pig liver esterase (PLE), oleate hydratases and linoleate isomerases, as well as epoxide hydrolases (EH) and haloalkane dehalogenases (HLD) were used. The substrate scope and the enantiopreference of PLE was analyzed by molecular modeling and substrate docking, since different enantiomeric excesses were detected for the conversion of malonate diethyl esters, depending on the PLE isoenzyme. Additionally, fatty acid converting enzymes with high identity were found and analyzed to comprehend the switch of both activities. Furthermore, the evolutionary connection between EH and HLD was investigated by interconversion studies to implement an HLD acitivity in an EH. By directed evolution and rational design, both possibilities of protein engineering were realized. Finally, a new methodology for targeted, continuous in vivo evolution was established by a temperature-dependent mutagenesis frequency.
  • Die enzymatische Evolution und Zusammenhänge verschiedener Enzymklassen wurde auf Basis der Substratambiguität und der katalytischen Promiskuität der Schweineleberesterase, Fettsäure-Hydratasen und -Isomerasen, sowie Haloalkan-Dehalogenasen und Epoxid-Hydrolasen untersucht. Das Substratspektrum und die Enantiopräferenz der Isoenzyme der Schweineleberesterase wurden durch Molekulares Modeling untersucht. Weiterhin konnten Fettsäure-konvertierende Enzyme identifiziert werden, die eine hohe Identität aufweisen und die Fragestellung untersucht, ob die Aktivitäten ineinader überführbar sind. Als weitere Enzymklasse wurde im Bereich der Enzyme mit alpha/beta-Hydrolase-Faltung die Verwandtschaft von Epoxid-Hydrolasen und Haloalkan-Dehalogenasen untersucht und inwiefern eine Epoxid-Hydrolase in eine Haloalkan-Dehalogenase durch gerichtete Evolution und Protein Design überführt werden kann. Im Bereich der gerichteten Evolution konnte ein kontinuierlicher, zielgerichteter in vivo Mutageneseprozess mit thermoinduzierbarer Mutagenese etabliert werden.

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Metadaten
Author: Michael Fibinger
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002571-8
Title Additional (German):Enzymatische Evolution: Untersuchungen zu Substratspektrum und katalytischer Promiskuität
Advisor:Prof. Dr. Uwe Bornscheuer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2016/07/08
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2016/06/27
Release Date:2016/07/08
Tag:Epoxid-Hydrolase, Haloalkan-Dehalogenase, Protein-Engineering, Schweineleber-Esterase
catalytic promiscuity, enzyme evolution, hydrolases, pig liver esterase, protein engineering
GND Keyword:Enzyme, Hydrolasen, katalytische Promiskuität
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie und Biochemie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie