Chemische und Biologische Evolution von N-haltigen Biomolekülen, im Besonderen von Chlorophyll, Porphyrin, Pyrrol und deren Vorstufen

Porphyrine bilden als Grundstrukturen von Hämoglobin, Chlorophyll und Cobalamin eine wichtige biochemische Molekülgruppe ohne die Leben, wie wir es kennen, unmöglich wäre. Der Aufbau aus vier Pyrroleinheiten mit den nach innen gerichteten Stickstoffatomen ermöglicht die Bindung von Metallionen. Sie sind für Reaktionen des Energiehaushalts wie die Photosynthese und die Respiration unerlässlich und fungieren zudem als prosthetische Gruppen verschiedener Enzyme. Hans Fischer widmete seine Arbeiten der Erforschung und Synthese dieser Verbindungen und erhielt 1930 dafür den Nobelpreis.

Durch die Förderung der Doktorarbeiten von Frau Dr. Jessica Sobotta und Herrn Christian Seitz konnten, aufbauend auf Wächtershäusers Eisen-Schwefel-Welt-Theorie bereits zahlreiche Grundbausteine synthetisiert werden, die auch in heutigen Stoffwechselwegen eine zentrale Rolle spielen. Durch ein optimiertes Syntheseprotokoll in sauerstofffreien wässrigen mineralischen Mischungen (v.a. in Gegenwart von Nickelsalzen) konnten hydrothermale, vulkanische Gegebenheiten simuliert werden und ein umfangreiches Portfolio an „Biomolekülen“ präbiotisch aus Acetylen und CO synthetisiert werden. Es konnten Fettsäuren, polare Intermediate zentraler Stoffwechselwege und Thiophene nachgewiesen werden.

Durch Zusatz von anorganischem Stickstoff in Form von NH4Cl konnte Pyrrol und Pyrrolderivate, sowie weitere N-Heterocyclen und Aminosäuren nachgewiesen werden. Insbesondere die Bildung dieser N-haltigen Biomoleküle soll in der weiteren Förderperiode untersucht werden.