Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
Protonentransfer vom C2 zum N4´, welcher an die Carboxylgruppe eines hochkonservierten
Glutamat-Restes, in Abstand einer Wasserstoffbrückenbindung zum N1´ des Pyrimidinrings,
abgeleitet wird. Das Thiazolium liegt nun in der aktivierten Ylid-Form vor, während das
Pyrimidin in der Imino-Form vorliegt (Abb. 6 B-C) (Kern et al., 1997, Shaanan und Chipman,
2009). Vermutlich vermittelt die unpolare Umgebung des aktiven Zentrums zusätzlich die
notwendige Azidität des Thiazoliums um die Deprotonierung durch die schwache Base
Pyrimidin einzuleiten (Shaanan und Chipman, 2009). Eine ähnliche Struktur konnte in fast
allen ThDP-abhängigen Enzymen gefunden werden. Bisher ist nur eine Ausnahme bekannt,
die Glyoxylatcarboligase (GCL). Diese besitzt keinen Glutamat-Rest in der Nähe des N1´. Es
wird vermutet, dass die besonders unpolare Umgebung im aktiven Zentrum der GCL für eine
ausreichende Azidität des Thiazoliums sorgt und somit zur Deprotonierung führt (Shaanan
und Chipman, 2009). Eine weitere wichtige Eigenschaft, welche zu einer Beschleunigung der
Reaktion führt, ist die Positionierung des Substrats in optimalen Abstand zum ThDP, durch
das aktive Zentrum (Kluger und Tittmann, 2008).
1.4.2 Reaktionszyklus ThDP-abhängiger Enzyme
Die Katalyse durch Enzyme, die ThDP als Kofaktor nutzen, läuft vermutlich stets nach dem
gleichen Mechanismus ab, welcher hier zuerst am Beispiel der Benzoinkondensation erläutert
werden soll (Pohl et al., 2002, Schellenberger, 1998).
1a 1b 2 3
Abb. 7: Nukleophiler Angriff des ThDP an den Carbonyl-Kohlenstoff von Benzaldehyd.
Nach Deprotonierung des C2-Atoms am Thiazoliumring (1a), liegt an diesem Kohlenstoff
eine negative Partialladung vor und die mesomeriestabilisierte Ylid-Form (1b) kann einen
nukleophilen Angriff auf die Carbonylgruppe des Donorbenzaldehyds (2) ausführen, so findet
eine Bindung des Substrates an das ThDP statt und das Hydroxybenzyl-ThDP (3) wird
gebildet.
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