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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:9-001254-6

Charakterisierung einer neuen Phenoloxidase von Azotobacter chroococcum und Anwendungsmöglichkeiten bakterieller und pilzlicher Phenoloxidasen für Aminierungsreaktionen an diphenolischen Substanzen

  • Die Ziele der vorliegenden Arbeit ergaben sich aus zwei Arbeitsschwerpunkten - dem Nachweis einer neuartigen prokaryotischen Phenoloxidase bei dem Bakterienisolat Azotobacter chroococcum SBUG 1484 und der Durchführung Phenoloxidase-katalysierter Biotransformationsreaktionen zur Derivatisierung von ortho- bzw. para-dihydroxylierten Verbindungen. Der zunächst unbekannte, eine neue Phenoloxidase bildende, Bakterienstamm sollte mittels morphologischer und physiologischer Tests sowie 16S-rDNA-Analysen einer Art zugeordnet werden. Da die Expression der Phenoloxidase nur unter bestimmten Bedingungen auftrat sollten die in Abhängigkeit von verschiedenen Kultivierungsparametern zahlreich auftretenden Zelldifferenzierungsprozesse des Stammes untersucht und eine standardisierte Kultivierungsmethode zur Erzielung hoher Phenoloxidase-Aktivitäten entwickelt werden. Die Untersuchung wesentlicher Eigenschaften der neubeschriebenen Phenoloxidase war für eine Zuordnung in die Gruppe der Multikupfer-Oxidasen und eine Prüfung der Eignung des Enzyms für biotechnologische Anwendungen eine unbedingte Voraussetzung. In Phenoloxidase-katalysierten Reaktionen sollte die Aminierung von einfach alkylsubstituierten Brenzkatechinen und Hydrochinonen sowie mehrfach-substituierten ein- bzw. zweikernigen dihydroxylierten Aromaten mit aliphatischen sowie alicyclischen Amindonoren untersucht werden. Im Mittelpunkt der Betrachtungen standen dabei die Aufklärung von Reaktionsmechanismen bei homo- und heteromolekularen Kopplungsreaktionen sowie die Prüfung des Einflusses verschiedener Reaktionsparameter (u.a. Hydroxylierungspositionen der Enzymsubstrate, Substituenten, Eduktkonzentrationen, Katalysatoren, pH-Werte der Reaktionssysteme, Lösungsmittel) auf die Nebenreaktionen und Ausbeuten der anvisierten Zielverbindungen (sekundäre Amine). Eine strukturchemische Analyse der Syntheseprodukte war dazu unerlässlich.
  • The aim of the work consists out of two emphases - the proof of a novel phenoloxidase activity in the bacterial strain Azotobacter chroococcum SBUG 1484 and the performance of phenoloxidase-catalyzed biotransformation reactions for derivatization of ortho- and para-dihydroxylated compounds. The initially unknown, phenoloxidase producing, bacterial strain was preliminary characterized on the basis of morphological and physiological tests as well as 16S-rRNA analysis. As the expression of a phenoloxidase only appeared under defined conditions, different cultivation parameters in conjunction with occurring cell morphologies were analyzed and a standardized cultivation method for the production of high phenoloxidase activities established. Examinations of basic characteristics of the novel phenoloxidase aimed the classification into the group of multicopper-oxidases and furthermore an evaluation of the enzyme for possible biotechnological applications. In phenoloxidase-catalyzed reactions, the amination of simple alkyl-substituted catechols and hydroquinones as well as multiple-substituted mono- and binuclear dihydroxylated aromatics with aliphatic and alicyclic amine donors was analyzed. Examinations were focused on the elucidation of reaction mechanisms in homo- and heteromolecular coupling reactions within an assessment of distinct parameters (e.g. position of hydroxyl groups on the enzyme substrates, substituent, reactant concentrations, applied catalysts, pH of reaction systems, solvents) on by-reactions and the yields of the aimed products (secondary amines). Structural characterization of synthesized products was followed.

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Metadaten
Author: Susanne Herter
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001254-6
Title Additional (English):Characterization of a novel phenoloxidase from Azotobacter chroococcum and application possibilities of bacterial and fungal phenoloxidases for amination reactions on diphenolic substances
Advisor:Prof. Dr. Frieder Schauer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/05/30
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2012/05/08
Release Date:2012/05/30
Tag:Aminierung, Biokatalyse, Enzym, Enzymaktivität, Weiße Biotechnologie
White Biotechnology, amination, biocatalysis, enzyme, enzyme activity
GND Keyword:Azotobacter chroococcum, Cysten, Laccase, Myceliophthora thermophila, Phenoloxidase, Pycnoporus cinnabarinus, Stickstofffixierung
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie