Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
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1
6
5
4
R 1
: R 2
: R: Rest der 2-Ketosäure
R´: R
bei der Decarboxylierung
Pyrimidin
Diphosphat
bei der Benzoinspaltung
Abb. 10: Allgemeiner ThDP-Reaktionsmechanismus (nach Pohl et al., 2002, Saehuan et al., 2007, Siegert et
al., 2005). Die Decarboxylierung sowie die Benzoinspaltung sind mit durchgezogenen Pfeilen markiert. Die
Benzoinkondensation ist mit gestrichelten Pfeilen markiert (eine Carboxylierung mittels Ligation von CO 2 an
das Enamin-Carbanion findet nicht statt). Blau: Benzoinspaltung. Rot: Decarboxylaseaktivität. Nukleophiler
Angriff des Ylids (1) auf die Ketogruppe einer 2-Ketosäure oder eines Benzoins und Bildung eines ThDP-
Substrat-Intermediates (2). Das Enamin-Carbanion entsteht durch Abspaltung von CO 2 oder Benzaldehyd (3).
Durch eine Protonierung des Enamin-Carbanions (4), eine darauf folgende Abspaltung eines freien Aldehyds (5)
und eine Deprotonierung (6) kann das ThDP regeneriert werden. Nach der Abspaltung des 2-Hydroxyketons
liegt das ThDP in der Ylid-Form vor und wird so rezykliert.
Die Lyasereaktion beinhaltet die gleichen Intermediate, wie die Ligasereaktion. Die meisten
ThDP-abhängigen Enzyme katalysieren die Decarboxylierung von z.B. 2-Ketosäuren. Zur
Spaltung von Benzoinen ist bisher nur die Benzaldehydlyase (BAL) aus Pseudomonas
fluorescens fähig (Müller et al., 2009). Im in Abb. 10 dargestellten Reaktionsmechanismus
wird vorwiegend auf die Lyasereaktion der Decarboxylierung und der Benzoinspaltung
eingegangen. Der Katalysezyklus beginnt mit der Deprotonierung des ThDPs am C2-Atom
des Thiazoliumrings (1). So wird das Molekül in die aktive Ylid-Form überführt (Breslow,
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