Mikrobielle Glycolipide: strukturelle Modifikationen durch Biokatalyse und Biokonversion sowie Untersuchungen ihrer Eigenschaften

Recke, Verena, Kerstin

doi:10.24355/dbbs.084-201303041029-1

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Mikrobielle Glycolipide : strukturelle Modifikationen durch Biokatalyse und Biokonversion sowie Untersuchungen ihrer Eigenschaften

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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe von Candida bombicola bzw. Pseudozyma aphidis gezielt Glycolipide nachproduziert und zur enzymatischen Modifikation mit Glycosidasen und Lipasen eingesetzt. Ein wesentliches Ziel war es u.a., bei Lipasen-Katalyse im organischen Lösungsmittel zwei ungewöhnliche Hydroxy-Fettsäuren mikrobiellen Ursprungs, (R)-3-OH-Decansäure bzw. (S)-17-OH-Stearinsäure, auf native Glycolipide zu übertragen. Das 2-Dodecyl-Sophorosid SL-E2-12 wurde erfolgreich in den primären C-6‘- und C-6‘‘-Positionen der Sophorose acyliert. Im Falle der beiden Mannoyslerythritol-Lipide MEL-A und MEL-B gelang dies in der freien primären OH-Gruppe des Erythritolteils. Insgesamt gingen aus den genannten Lipase-katalysierten Reaktionen und den nachfolgenden NMR/MS-Untersuchungen fünf neuartige Glycokonjugate hervor. Dazu kamen noch vier weitere neuartige Glycolipide, die aus den enzymatischen Acylierungen mit Hilfe von Decan-, Stearin- und Sebacinsäure resultieren; Acyl-Akzeptoren waren 2-Dodecyl-Sophorosid SL-E2-12 bzw. 2-Dodecyl-Glucosid GL-A2-12. Neben der Biokatalyse wurde auch die mikrobielle Konversion eines speziellen Co-Substrats, 2-Tridecanon, als effiziente Methode zur Bildung neuartiger Glycolipide durch C. bombicola eingesetzt. Nach der NMR/MS-Analyse konnten fünf verschiedene 2-Tridecyl-Sophoroside erfolgreich identifiziert werden. Die neuartige Glycolipide und ihre Edukte wurden physicochemisch bzw. in Bioaktivitätstests untersucht. Hinsichtlich des Einflusses auf die Senkung der Oberflächenspannung von Wasser waren insbesondere die Kombinationsprodukte aus 2-Dodecyl-Sophorosid bzw. MEL-A/-B und 3-OH-Decansäure effektiv. Fast alle neuen Substanzen stabilisieren w/o-Emulsionen recht gut. Bei den biologischen Tests war auffällig, dass die Glycolipide besonders gram-positive Bakterien inhibieren. Einige Produkte zeigten gute Effekte im in vivo-Experiment zur Anti-Tumor-Aktivität.

In the framework of the present thesis initially unique glycolipids were produced by Candida bombicola and Pseudozyma aphidis using well-known protocols. Afterwards, after downstream processing, the corresponding pure compounds were functionalized by aid of glycosidases and lipases. An essential aim was the transfer of two uncommon hydroxyl fatty acids of microbial origin, (R)-3-OH decanoic acid and (S)-17-OH stearic acid, to native glycolipids by lipase catalysis in organic solvent. The 2-dodecyl-sophorosid SL-E2-12 was successfully acylated in the primary positions C-6’ and C-6’’ of the sophorose. In the case of the the mannosylerythriol lipids MEL-A and MEL-B this was performed in the free primary OH group of the erythritol moiety. Altogether five new glycoconjugates were produced by the mentioned lipase-catalyzed reactions. Additionally, four further new glycolipids were gained out of the enzymatic acylations using decanoic acid, stearic acid and sebacic acid. Thereby the acyl acceptors were the 2-dodecyl-sophorosid SL-E2-12 and the 2-dodecyl-glucosid GL-A2-12, respectively. Besides biocatalysis the microbial conversion of a special co-substrate, 2-tridecanone, was used to get new glycolipids with C. bombicola. After NMR/MS analysis five different 2-tridecyl-sophorosides were successfully identified. The novel glycolipids and their educts were analyzed by physico-chemical and bioactivity tests. Concerning the influence of the new substances to the reduction of the water’s surface tension particularly the combined products of 3-OH decanoic acid with 2-dodecyl-sophorosid and MEL-A/B were efficient. Nearly all new substances are able to stabilize w/o emulsions. The biological tests showed that the glycolipids especially inhibited gram positive bacteria. Several products appeared to have good effects in in vivo experiment for anti-tumor activity.