Glycolylneuraminsäure
Glycolylneuraminsäure ist deshalb von besonderem Interesse, weil sie im Gegensatz zu NeuAc fast ausschließlich bei Tieren, nicht aber beim Menschen vorkommt. Bei einem zu 98-99% gleichen Genom von Affen und Menschen ist dieser Unterschied die einzige, bislang gut charakterisierte biochemische Differenz zwischen Affen und dem Menschen. Da es keine reichhaltige natürliche Quelle und bislang kaum effektive Ansätze für eine technische Synthese von NeuSGc gibt ist die Entwicklung einer Synthese zur Bereitstellung der für Untersuchungen der Funktion von NeuSGc benötigten Mengen von großem Interesse. Für die Synthese von NeuSGc wurde ein zwei-Enzym-System aus Epimerase und Aldolase genutzt.

• Es konnte gezeigt werden, dass GlcNGc durch eine rekombinante N-Acetylglucosamin 2- Epimerase [E.C. 5.1.3.8] zu ManNGc epimerisiert wird.
• Die Epimerisierung von GlcNGc und die anschließende Aldolase-katalysierte Aldolkondensation mit Pyruvat wurde kinetisch charakterisiert und für beide Enzymreaktionen wurde ein kinetisches Modell erstellt.
• Die kinetischen Modelle konnten durch Anpassung der Parameter an Satzreaktorversuche zur Synthese von Neu5Gc aus GlcNGc und Pyruvat im Zwei-Enzym-System verifiziert werden.
• Aus einer präparativen Fed-Batch Synthese wurden 5,7 g Neu5Gc gewonnen.
• Es konnte gezeigt werden, dass Neu5Gc durch eine Synthetase aus E. coli mit einer relativen Aktivität von 4% umgesetzt wird.
• Aus einer präparativen Synthese von CMP-Neu5Gc mit dieser Synthetase wurden 70 mg Produkt isoliert.

Fluoroneuraminic acid
Fluoroneuraminic acid is remarkable as a synthetic derivative of Neuraminic acid, which might be usable for the investigation of interactions in which Neuraminic acid is involved. The natural ¹⁹F-isotope of the Fluorine nucleus is suitable as a NMR nucleus for the investigation via magnetic resonance and the artificial radioactive 18F-isotope for investigations via PET. 3-Fluoroneuraminic acid (Neu5Ac3F) was chosen as the target substance.

• Neu5Ac3F was synthesized by enzymatic catalysis with Aldolase from ManNAc and F-Pyruvate.
• A kinetic model was developed for this reaction, which was used for the simulation of batch reactors.
• Neu5Ac3F was synthesized in a 6-fold repetitive batch reaction with a space-time-yield of 4.1 g/(I*d) and an isolated quantity of 2.7 g.
• 3-[¹⁸F]Fluoroneuraminic acid was synthesized by Aldolase catalyzed reaction from the carrier added system of [¹⁸F]Fluoropyruvate and ManNAc.
• Neu5Ac3F was activated to CMP-Neu5Ac3F with a time-space-yield of 11.1 g/(I*d) and an isolated quantity of 600 mg.

Glycolylneuraminic acid
Glycolylneuraminic acid is of special interest because it is only found in animals, but not in human beings. With a 98-99% equal genome of apes and humans, this is by now the only thoroughly characterized biochemical difference between apes and humans. Since there is no rich natural source and nearly no effective promise for a technical synthesis of Neu5Gc the development of a synthesis which grants the necessary quantity for the investigation of the function of Neu5Gc is of high consequence. For the synthesis of Neu5Gc a two-enzyme system of Epimerase and Aldolase was used.

• It was shown that GlcNGc is epimerized by a recombinant N-Acetylglucosamin 2-Epimerase [E.C. 5.1.3.8] to ManNGc.
• The epimerization of GlcNGc and the following Aldolase catalyzed aldolcondensation with Pyruvate was kinetically characterized and for both enzyme reactions a kinetic model was developed.
• The kinetic models were verified by adaption to batch reactor experiments of the synthesis of Neu5Gc from GlcNGc and Pyruvate in the two-enzyme system.
• From a preparative fed batch synthesis 5.7 9 of Neu5Gc were isolated.
• It was shown that Neu5Gc was activated by a synthetase from E. co/i with a relative activity of 4%.
• From a preparative synthesis of CMP-Neu5Gc with that synthetase 70 mg of product were isolated.