hrvatski

Enzimska sinteza kiralnih građevnih blokova upotrebom halogenhidrin-dehalogenaza

Halogenhidrin-dehalogenaze (HHDH) su enzimi koji imaju sposobnost uvođenja novih funkcionalnih skupina u molekulu, kataliziranjem reakcije otvaranja epoksida s različitim nukleofilima. Aktivno mjesto enzima može primiti više različitih neprirodnih nukleofila poput azida, cijanida i nitrita, zbog čega su ovi enzimi privukli pažnju sintetske organske kemije. Njihova enantioselektivnost ovisna je o strukturi supstrata, te često nije dovoljno visoka za sintetsku primjenu. Enzim HheB2 iz grupe B u prethodnim istraživanjima testiran je na relativno malom broju supstrata gdje je pokazao nisku enantioselektivnost, te je dugi niz godina ostao zanemaren u biokatalitičkim istraživanjima. U okviru ovog rada provedeno je opsežno ispitivanje dva divlja tipa HHDH iz skupine B (HheB iz Croynebacterium sp. soj N-1074 i HheB2 iz Mycobacterium sp. soj GP1) na nizu strukturno različitih supstrata i nukleofila. Otkriveno je nekoliko visoko enantioselektivnih reakcija (E > 200), gdje je HheB pokazao bolju enantioselektivnost i aktivnost prema većem broju supstrata u usporedbi s HheB2. Ova dva enzima dijele visoku homologiju sekvence i razlikuju se u samo četiri aminokiseline (F36I, T120A, C124Y i H125Q). Ispitivanjem mutanata HheB2 s modificiranim pojedinačnim aminokiselinama utvrđene su aminokiseline ključne za veću enantioselektivnost HheB u odnosu na HheB2. Kombinacijom niza računalnih pristupa interpretirani su dobiveni eksperimentalni rezultati te je pokazano da su kinetički i termodinamički parametri reakcija ključni za uspješnu enantioselektivnost enzimske reakcije. Nadalje, otkriveno je da većina testiranih nukleofila uzrokuje inhibiciju enzima pri višim koncentracijama. Koristeći enzime HheB i HheB2 uspješno je provedena sinteza nekoliko β-supstituiranih alkohola i oksazolidinona s kvaternim stereocentrom u iskorištenju 37-44% i enantiomerne čistoće 94-99 % ee.

kiralni građevni blokovi ; biokataliza ; epoksidi

nije evidentirano