Arbeitsgruppen
AG Kalesse

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Markus Kalesse

Totalsynthese und Methodenentwicklung

Naturstoffe sind als Medikamente und molekulare Werkzeuge essentiell für die Medizin und chemische Biologie. Zugleich stellen sie aber auch synthetische Herausforderungen für die Organische Chemie dar. Die Entwicklung neuer Methoden und Synthesekonzepte ist daher eine Aufgabe der sich die Naturstoffchemie stellt und die damit der Weiterentwicklung der Organischen Chemie dient.

Totalsynthese und Methodenentwicklung

Naturstoffe sind als Medikamente und molekulare Werkzeuge essentiell für die Medizin und chemische Biologie. Zugleich stellen sie aber auch synthetische Herausforderungen für die Organische Chemie dar. Die Entwicklung neuer Methoden und Synthesekonzepte ist daher eine Aufgabe der sich die Naturstoffchemie stellt und die damit der Weiterentwicklung der Organischen Chemie dient.

FORSCHUNG: TOTALSYNTHESE UND METHODENENTWICKLUNG

In der Forschung beschäftigen wir uns mit Naturstoffen als wichtige Substanzen für medizinische und biologische Anwendungen. Aufgrund der herausragenden Bedeutung der Naturstoffe als Antibiotika und als anti-Tumor-Verbindungen beschäftigen wir uns vorwiegend mit Naturstoffen, die für diese beiden Indikationsgebiete wichtig sind. Im Vordergrund steht dabei immer die Entwicklung synthetischer Zugänge zu komplexen Verbindungen. Oft müssen dabei Zugänge zu neuen Strukturmotiven entwickelt und in Totalsynthesen eingesetzt werden. Als eine zentrale Reaktion, die den schnellen Zugang zu Naturstoffen erlaubt, haben wir uns intensiv mit der vinylogen Mukaiyama-Aldol-Reaktion beschäftigt.

Da die Synthese immer eine Strukturvorgabe benötigt, haben wir uns zusätzlich mit der Strukturvorhersage basierend auf den Aminosäure-Sequenzen der Enzyme beschäftigt, die für die Biosynthese der Naturstoffe verantwortlich sind. Mit einem sogenannten Hidden-Markov-Modell können nun Strukturvorhersagen mit guter Präzision gemacht werden.

Ein weiterer Aspekt der Naturstoffchemie ergibt sich aus der Kombination „Strukturvorhersage aus den Genen“ und der Fähigkeit, synthetisch prinzipiell jede Struktur synthetisieren zu können. Die isolierten Strukturen sind nicht immer identisch mit denen, die man nach der Analyse der Biosynthese erwarten würde. Es kann vermutet werden, dass diese Diskrepanz einen evolutiven Prozess wiederspiegelt. Durch die Synthese der nicht biosynthetisierten, aber genetisch ablesbaren Naturstoffe, können wir nun gewissermaßen einen Schritt zurück in der Evolution machen und dabei Einblicke in die Optimierung von Naturstoffen bekommen.