Doctoral Thesis
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Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Bakterien- und HefestĂ€mme der Stammsammlung Biologie des Institutes fĂŒr Mikrobiologie der Ernst-Moritz-Arndt-UniversitĂ€t Greifswald (SBUG) auf einen Umsatz von 9H-Carbazol untersucht. Neben Ralstonia spec. SBUG 290, Rhodococcus erythropolis SBUG 271 sowie den zwei im Rahmen dieser Arbeit als Pseudomonas putida identifizierten StĂ€mmen SBUG 272 und SBUG 295 zĂ€hlten zu den BakterienstĂ€mmen 22 weitere noch nicht abschlieĂend charakterisierte Isolate. Die geprĂŒften HefestĂ€mme umfassten neben 7 Vertretern der Gattung Trichosporon auch 19 nicht identifizierte StĂ€mme. Basierend auf der fĂŒr diese Mikroorganismen bereits nachgewiesenen Verwertung von Biphenyl beziehungsweise Dibenzofuran bestand die Hypothese, dass diese StĂ€mme aufgrund von Strukturanalogien der Substrate auch in der Lage sind, weitere Heterozyklen zu transformieren. Angesichts des sehr breiten pharmakologischen Wirkungs- und Anwendungsspektrums von Carbazol-Derivaten wurde primĂ€r geprĂŒft, inwieweit sich mit Hilfe dieser spezialisierten Mikroorganismen hydroxylierte Carbazol-Derivate als Ausgangssubstanzen fĂŒr spĂ€tere Synthesen herstellen lassen. Da die verwendeten Bakterien im Gegensatz zu den Hefen zu einer Transformation von 9H-Carbazol befĂ€higt waren, wurden mit diesen StĂ€mmen Untersuchungen zur mikrobiellen Transformation von insgesamt 9 zusĂ€tzlichen stickstoffhaltigen Biarylverbindungen (2,3,4,9-Tetrahydro-1H-carbazol, 9-Methyl-9H-carbazol, Carbazol-9-yl-methanol, Carbazol-9-yl-essigsĂ€ure, 3-Carbazol-9-yl-propionsĂ€ure, 2-Carbazol-9-yl-ethanol, Acridin, 10H-Acridin-9-on, Phenazin) durchgefĂŒhrt. Aufgrund der im Unterschied zu bisherigen Publikationen zum Umsatz von Biarylen festgestellten abweichenden Produktbildung bei Inkubation mit 9H-Carbazol wurden die BakterienstĂ€mme fĂŒr vergleichende Analysen ebenfalls auf die Transformation von Dibenzothiophen sowie 9H-Fluoren geprĂŒft. Insgesamt wurden bei der Transformation der getesteten Biarylverbindungen 55 Produkte untersucht, von denen 34 bislang fĂŒr Bakterien noch nicht beschrieben wurden. Basierend auf GCMS-, LCMS- und NMR-Analysen konnten insgesamt 29 Verbindungen identifiziert und fĂŒr 14 Transformationsprodukte anhand der erhaltenen Daten vorlĂ€ufige StrukturvorschlĂ€ge unterbreitet werden. ZusĂ€tzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit fĂŒr weitere 8 der in den Versuchen gebildeten Produkte bereits eine erste strukturanalytische Charakterisierung vorgenommen. In weiterfĂŒhrenden Versuchen wurden die durch die BakterienstĂ€mme gebildeten Produkte als Substrate eingesetzt, um zu analysieren auf welche Weise die ĂŒber primĂ€re Hydroxylierungsreaktionen hinausgehenden Transformationen dieser Substanzen erfolgen. Dazu wurden, in erster Linie am Beispiel von Ralstonia spec. SBUG 290, insgesamt 28 der gebildeten Produkte auf einen weiteren Umsatz geprĂŒft, darunter 14 Substanzen, die kommerziell nicht verfĂŒgbar sind und daher zuvor in gröĂeren Mengen aus den TransformationsansĂ€tzen gereinigt wurden. Basierend auf diesen Untersuchungen konnten schlieĂlich anhand der nachgewiesenen Produkte Aussagen zu den durch die StĂ€mme katalysierten Transformationswegen abgeleitet werden. In Versuchen mit dem rekombinanten Stamm Escherichia coli DH5alpha SBUG 1575, der die Gene bphA1âA3 der Biphenyl-2,3-dioxygenase aus Ralstonia spec. SBUG 290 trĂ€gt, wurde die Beteiligung dieses Enzyms am Umsatz der eingesetzten Biarylverbindungen untersucht.