Biokatalytische reduktive Aminierung Zusammenfassung: Durch ihre stete Entwicklung treten biokatalytischen Synthesemethoden zunehmend in Konkurrenz zu konventionell chemischen Reaktionsprozessen. Für die asymmetrische Reduktion von Carbonylverbindungen zu chiralen Alkoholen beispielsweise haben enzymatische Reduktionen durch Alkoholdehydrogenasen die Übergangsmetall katalysierte Hydrierung als Methode der Wahl abgelöst. Auch für die Synthese von chiralen Aminen sind mittlerweile zahlreiche biokatalytische Lösungsstrategien bekannt ein ähnlich universeller Ansatz wie für chirale Alkohole fehlt jedoch bisher. Zum Schließen dieser Lücke wurden in der vorliegenden Arbeit Pyrrolin 5 carboxylatreduktasen (P5CR) und neu entdeckte Iminreduktasen aus Streptomyces als Biokatalysatoren untersucht. Rekombinante Plasmide mit synthetischen Genen für P5CR aus Candida parapsilosis und Iminreduktase aus Streptomyces sp. GF3546 wurden aus einer kommerziellen Quelle bezogen. Die Gene für P5CR aus E. coli und Iminreduktase aus S. aurantiacus wurden ausgehend von genomischer DNA durch PCR amplifiziert und zu rekombinanten Plasmiden kloniert. Alle Proteine konnten in E. coli BL21(DE3) überproduziert werden. Während sich P5CRs aufgrund eines engen Substratspektrums nicht zur präparativen Anwendung eignen konnte gezeigt werden dass mit den Iminreduktasen aus Streptomyces Enzyme zur Verfügung stehen die in der Lage sind ein breites Spektrum von Substraten mit einer C=N Doppelbindung zu reduzieren. Neben methylsubstituierten monocyclischen Iminen wurden 3 4 Dihydroisochinoline und 3 4 Dihydro beta carboline als Substrate in einer präparativen Reaktionsführung mit einem Cofaktorregenerierungssystem eingesetzt. Die Umsätze und Enantiomerenüberschüsse der Reaktionen waren meist sehr hoch zeigten aber Abweichungen in Abhängigkeit vom Substitutionsmuster der Substrate. Mit der Reduktion von Imin Substraten die in situ durch ein dynamisches Gleichgewicht bei der Inkubation von Keton Substraten zusammen mit Methylamin gebildeten werden konnte hier zum ersten Mal die biokatalytische reduktive Aminierung von Ketonen durch ein natives Enzym gezeigt werden. Durch Kristallisation und Lösen der Kristallstrukturen der Iminreduktasen wurde eine Basis für die strukturbasierte Evolution der Biokatalysatoren geschaffen. Funktionelle und strukturelle Unterschiede und Gemeinsamkeiten der P5CRs und Iminreduktasen werden diskutiert Zusammenfassung: Due to their continued development biocatalytic synthesis methods increasingly compete with conventional chemical reaction processes. For asymmetric reduction of carbonyl compounds to chiral alcohols for example the transition metal catalyzed hydrogenation is replaced by enzymatic reductions using alcohol dehydrogenases as the method of choice. Numerous biocatalytic strategies are known for the synthesis of chiral amines too. However a solution as universal as for chiral alcohols is lacking by now. In order to close this gap the present work has been investigating pyrrolin 5 carboxylat reductases (P5CR) and recently discovered imine reductases from Streptomyces as biocatalysts. Recombinant plasmids containing synthetic genes for P5CR from Candida parapsilosis and imine reductase from Streptomyces sp. GF3546 were purchased from a commercial source. The genes for P5CR from E. coli and imine reductase from Streptomyces aurantiacus were amplified from genomic DNA by PCR and cloned to recombinant plasmids. All proteins were successfully overproduced in E. coli BL21(DE3). While P5CRs are not suitable for preparative applications due to their narrow substrate range imine reductases from Streptomyces have been shown to serve as a biocatalyst for the reduction of C=N double bonds in a broad range of substrates. In addition to methyl substituted monocyclic imines 3 4 dihydroisoquinolines and 3 4 dihydro beta carbolines were used as substrates in a preparative reaction setup with a cofactor regeneration system. Conversions and enantiomeric excesses were very high in most cases but showed some deviations depending on the substitution pattern of the substrates. By reduction of imine substrates which are formed in situ via the dynamic equilibrium of a ketone substrate in presence of methyl amine for the first time a biocatalytic reductive amination by a native enzyme could be shown. By crystallization and solving the crystal structure of the imine reductases a basis for the structure guided evolution of the imine reductases is provided. Functional and structural differences and similarities of the P5CRs and the imine reductases were discussed