Discovery, Engineering and Application of Transaminases in Biocatalysis

Mit dem Ziel, geeignete Biokatalysatoren für die schnellere und effizientere Synthese chiraler Amine zu entdecken und zu schaffen, umfasst diese Arbeit Protein-Engineering-Studien (Artikel I), untersucht Transaminase-Substrat-Spezifitäten (Artikel II und IV) und ein auf Ultrahochdurchsatz basierendes Wachstumssystem für die gerichtete Evolution von Amin-bildenden Enzymen (Artikel III). Die in Artikel I beschriebenen Protein-Engineering-Studien befassen sich mit der Schaffung einer (R)-Amin-Transaminase-Aktivität im α-Aminosäure-Transaminase-Gerüst, um unser Wissen über die evolutionäre Beziehung zwischen Amin-Transaminase und α-Aminosäure-Transaminase zu erweitern. Artikel II beschreibt die Erweiterung des begrenzten Substratspektrums von Transaminasen, um die Umwandlung von sperrigen Substraten zu ermöglichen. In Artikel III wird ein Wachstumsselektionssystem für eine Ultra-Hochdurchsatz-Screening-Strategie beschrieben, um die Identifizierung gewünschter Mutanten zu beschleunigen, die in großem Umfang für die gerichtete Evolution von aminbildenden Enzymen eingesetzt werden kann.With the aim to discover and create suitable biocatalysts for the synthesis of chiral amines in a faster and more efficient way, this thesis includes protein engineering studies (Article I), explores transaminase substrate specificities (Articles II and IV), and an ultrahigh-throughput growth system-based for the directed evolution of amine-forming enzymes (Article III). The protein engineering studies described in Article I deal with the creation of a (R)-amine transaminase activity in the α-amino acid transaminase scaffold to expand our knowledge of the evolutionary relationship between amine transaminase and α-amino acid transaminase. Article II describes the broadening of the limited substrate scope of transaminases to enable the conversion of bulky substrates. In Article III, a growth selection system is described for an ultra-high throughput screening strategy to accelerate the identification of desired mutants, which can be widely applied to the directed evolution of amine-forming enzymes