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Xiaodan Li und Richard Kammerer haben erstmals ein Enzym charakterisiert, das ein wichtiges Werkzeug für die Kreislaufwirtschaft werden könnte. Auf dem Monitor sieht man schematisch abgebildet den entscheidenden Teil des aktiven Zentrums dieses Enzyms. (Foto: Paul Scherrer Institut/Markus Fischer)

PSI nutzt Enzym zur Förderung der grünen Chemie

Publiziert

Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts (PSI) haben ein Enzym identifiziert, das die Synthese wichtiger Chemikalien ermöglicht. Durch die Entschlüsselung der Struktur und Funktionsweise der Styroloxid-Isomerase könnte dieses Enzym zukünftig zur Produktion umweltfreundlicher Chemikalien eingesetzt werden.

Forscher des in Villigen ansässigen Paul Scherrer Instituts (PSI) haben erstmals das bakterielle Enzym Styroloxid-Isomerase (SOI) umfassend untersucht. Dieses Enzym ermöglicht die umweltschonende Herstellung wertvoller Chemikalien und Vorläuferstoffe für Medikamente. In einer Pressemitteilung des PSI heisst es, dass das Enzym ein bedeutendes Werkzeug für die grüne Chemie und die Kreislaufwirtschaft sein könnte. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ veröffentlicht.

Enzyme fungieren in der Natur oft als Katalysatoren, die chemische Reaktionen auslösen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Ein solcher wichtiger Katalysator ist die Styroloxid-Isomerase. Dieses Enzym kann in bestimmten Umweltbakterien gemeinsam mit zwei weiteren Enzymen den Kohlenwasserstoff Styrol in ein Epoxid umwandeln. Epoxide sind wesentliche Ausgangsstoffe für die Synthese vieler organischer Moleküle. Die SOI katalysiert dabei einen speziellen Reaktionsschritt, bei dem der Ring des Styroloxids aufgespalten wird, sodass ein Epoxid entsteht. Eine bemerkenswerte Eigenschaft des Enzyms ist seine Stereospezifität. Das bedeutet, dass bei der Reaktion von zwei möglichen Produkten, den Stereoisomeren, nur eine Variante gebildet wird. Dies ist in der Chemie besonders wichtig, da Stereoisomere unterschiedliche Eigenschaften haben können.

„Das Enzym wurde bereits vor Jahrzehnten entdeckt und wird von Bakterien produziert,“ erklärt Richard Kammerer vom PSI-Labor für biomolekulare Forschung in der Pressemitteilung. Seine Kollegin Xiaodan Li fügt hinzu: „Das Enzym ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, wie die Natur auf einfache und geniale Weise chemische Reaktionen ermöglicht.“ Aufgrund seiner hohen thermischen Stabilität ist das Enzym im grossen Massstab einsetzbar, weshalb die Forscher überzeugt sind, dass es ein bedeutendes Werkzeug für die Kreislaufwirtschaft und die grüne Chemie werden könnte.

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