2026-02-152026-02-15https://hdl.handle.net/11420/61576Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Schaffung einer neuen Plattform für die H2-betriebene asymmetrische Katalyse, die bei der Synthese von Feinchemikalien eingesetzt werden kann. Um dies zu erreichen, wird ein bisher einzigartiges Fusionsprotein zwischen der löslichen [NiFe]-Hydrogenase (SH) aus Cupriavidus necator und der Old Yellow Enzyme (OYE)-En-Reduktase aus Thermus scotoductus entwickelt. In früheren Studien zeigte das OYE-Enzym einen Enantiomerenüberschuss ee > 99 % für die asymmetrische Reduktion von 2-Methylmaleimid zu (R)-2-Methylsuccinimid, das als Vorläufer für antimikrobielle Substanzen dienen könnte. Das konstruierte Fusionsenzym wird eine Biokatalyse mit hoher Atomeffizienz unter Verwendung von H2 ermöglichen, um sowohl Elektronen als auch Protonen für die asymmetrische Reduktion zu liefern. Die Untersuchung des Elektronentransfers im Fusionsprotein ist ein Hauptziel dieses Forschungsprojekts. Daher werden verschiedene Protein-Linker mit variablen Eigenschaften eingesetzt, um die Fähigkeit eines direkten Elektronentransfers zu testen. Letzteres würde die Notwendigkeit einer teuren Cofaktor-Regeneration bei Biotransformationen umgehen. Im Vergleich zum direkten Elektronentransfer werden natürliche und künstliche Elektronenträger untersucht. Die Charakterisierung kinetischer und thermodynamischer Parameter sowie die Optimierung der Betriebsbedingungen werden teilweise mithilfe einer automatisierten Reaktionsplattform durchgeführt. Die Inline-Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) ermöglicht eine quantitative Substrat-Produkt-Analyse ohne Probenahme, und die chirale Gaschromatographie (GC) validiert die Stereochemie. Auf der Grundlage der Inline-Analytik wird eine automatisierte Reaktionsplattform entwickelt, die in ein umfassendes Forschungsdatenmanagementsystem (RDM) integriert ist und Datenaustauschstandards wie EnzymeML und Beiträge zu Datenbanken wie BRENDA umfasst, um die Einhaltung der FAIR-Prinzipien zu gewährleisten.The aim of this research project is to establish a new platform for H2-driven asymmetric catalysis, applicable in the synthesis of fine chemicals. To realize this, an unprecedented fusion protein between the soluble [NiFe] hydrogenase (SH) from Cupriavidus necator and the Old Yellow Enzyme (OYE) ene-reductase from Thermus scotoductus will be designed. In previous studies, the OYE enzyme showed an enantiomeric excess ee > 99% for the asymmetric reduction of 2-methylmaleimide to (R)-2-methylsuccinimide, which could serve as precursor for antimicrobial substances. [1] The engineered fusion enzyme will allow biocatalysis with a high atom efficiency using H2 to deliver both electrons and protons for the asymmetric reduction. The investigation of the electron transfer in the fusion protein is one major goal in this research project. Therefore, different protein linkers with variable properties are applied to test the capability of a direct electron transfer. The latter would circumvent the need for expensive cofactor regeneration in biotransformations. In comparison to direct electron transfer, natural and artificial electron carriers are investigated. Characterization of kinetic and thermodynamic parameters as well as optimization of operational conditions will be conducted in part by using an automated reaction platform. Inline Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy will enable quantitative substrate-product analysis without sampling, and chiral gas chromatography (GC) will validate the stereochemistry. Based on the inline analytics the development of an automated reaction platform integrated with a comprehensive research data management (RDM) system, incorporating data exchange standards like EnzymeML and contribution to databases such as BRENDA to ensure adherence to FAIR principles