Hydrogenase-basierte oxidative Biokatalyse ohne Sauerstoff

Wissenschaftler der TUM und der iAMB-RWTH haben einen neuartigen oxidativen biokatalytischen Weg mit NAD+ als Elektronenakzeptor zur Herstellung von Chemikalien entwickelt. Die aktuellen Ergebnisse wurden als Open-Access-Paper in Nature Communications veröffentlicht: Ammar Al-Shameri, Dominik L. Siebert, Samuel Sutiono, Lars Lauterbach, Volker Sieber, (2023) Hydrogenase-based oxidative biocatalysis without oxygen 14:2693 : https://doi.org/10.1038/s41467-023-38227-9

Bis heute ist die NADH-Oxidase (NOX) das am häufigsten eingesetzte System zur NAD+-Regeneration. Die Abhängigkeit von O2 bringt jedoch verschiedene technische Herausforderungen in Bezug auf die O2-Versorgung, die Löslichkeit und den Stofftransport mit sich. Hier stellen wir den Einsatz eines NAD+-Regenerationssystems in vitro vor, das auf der Entwicklung von H2 basiert. Die Effizienz des H2-basierten Systems wurde demonstriert, indem es in eine multi-enzymatische Kaskade zur Herstellung von Ketosäuren aus Zuckern integriert wurde. Die Gesamtmenge an NAD+, die mit Hilfe des Hydrogenasesystems recycelt wird, übertrifft NOX in allen verschiedenen Versuchsanordnungen und erreichte bis zu 44.000 mol pro mol Enzym. Dieses System erwies sich als skalierbar und war NOX in Bezug auf technische Einfachheit, Flexibilität und Gesamtausstoß überlegen. Darüber hinaus erzeugte das System auch in Gegenwart von O2 nur grünen H2 als Nebenprodukt.