Heterozyklische Duftstoffe aus Corynebacterium glutamicum, Trichoderma, Fusarium fujikuroi und Geniculosporium und der Beitrag der Monooxigenasen aus Bradyrhizobium japonicum USDA 110 zur Gibberellin Biosynthese

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Duftstoffprofile eines Bakteriums und Schimmelpilzen mit der CLSA-Methode gesammelt oder mit Lösemittel extrahiert und via GC-MS analysiert. Das Duftstoffprofil von C. glutamicum zeigte Pyrazin- und Acyloinderivate, die über Synthese von Referenzsubstanzen sowie kommerziell erhältlichen Standards nachgewiesen werden konnten. Zur Aufklärung der Biosynthese der verschiedenen Pyrazinderivate wurden Fütterungsexperimente mit isotopenmarkierten Vorläufern durchgeführt, sowie die Duftstoffprofile von Knockout Mutanten des Primärmetabolismus ermittelt. Der Flüssigextrakt von Fusarium fujikuroi zeigte nach Analyse verschiedene Pyridinderivate. Fusarinsäure wurde nach Datenbankvergleich identifiziert und eine neue Syntheseroute entwickelt, die mit einer eisenkatalysierten Kreuzkupplungsreaktion von 2,5-Dichlorpyridin startete. Folgende Carbonylierung und Verseifung lieferte die Säure als Produkt. Die Fütterung von [2-13C]Acetat lieferte eine Einbaurate von 5,8 % in das Decarboxylierungsprodukt 3-Butylpyridin. Die Duftstoffe von Trichoderma viride und T. asperellum stellten sich als 2H-Pyranone mit unterschiedlich langen 6-Alkyl- bzw. 6-Alkenylseitenketten heraus. Die Synthese der 6-Alkyl-2H-pyranone erfolgte mit einer radikalischen Bromierung von delta-Lactonen und Eliminierung von Bromwassertoff. Die 6-Alkenyl-2H-pyranone wurden über einen bereits publizierten Stille Kupplungslactonisierungsansatz erhalten. Hohe Ausbeuten lieferte eine gold-katalytische Kupplung von Propiolsäure mit terminalen Alkinen. Der Endophyt Geniculosporium sp. zeigte hauptsächlich 2-Butyl-3-methylbut-2-enolid, sowie die gesättigten Pendants cis-2-Butyl-3-methylbutanolid und trans-2-Butyl-3-methylbutanolid im Duftstoffprofil. Die Synthese der drei Verbindungen wurde in einem Diels-Alder /retro- Diels-Alder Ansatz durchgeführt. Über eine enantioselektive Diels-Alder-Reaktion konnte die stereoselektive Synthese zu Signalmolekülen aus Streptomyces antibioticus weiterentwickelt werden, wobei enantiomeren angereichertes Lacton mit Aldehyden in hoher Diastereoselektivität alkyliert wurde. Der Biosyntheseweg zu den Gibberellinen aus B. japonicum USDA 110 sollte durch Coexpression der beteiligten Cytochrom P450-Monooxigenasen sowie einer Ferredoxin Reduktase und des Ferredoxins aufgeklärt werden. Es konnten für die drei Monooxigenasen Vektor-Insert-Konstrukte cloniert werden, die nach Induktion mit IPTG, delta-ALA und Fe(II) exprimiert wurden.