Én-reduktázok glükóz-dehidrogenázzal történő kovalens koimmobilizálása, és alkalmazásuk aszimmetrikus bioredukcióban
Napjaink vegyi-, biotechnológiai- és gyógyszeriparának egyik legnagyobb kihívása az, hogy a különböző termékek előállítása úgy haladjon egyre "zöldebb", fenntarthatóbb irányba, hogy közben az adott termék ne veszítse el piaci versenyképességét. Erre jó megoldást kínálnak az enzimek, melyek nagyfokú specifikusságuk és szelektivitásuk mellett hatékonyak, környezetkímélőek és a velük végzett reakció a szintetikus úttal ellentétben gyakran csak fiziológiás körülményeket igényel (mint pl. semleges pH, környezeti hőmérséklet és nyomás). Az enzimek immobilizálása a homogén fázisban végzett reakciókkal szemben számtalan előnnyel jár, például az enzim hő- és pH-stabilitásának javításával, a hatékonyság növelésével és a -gyakran költséges- enzim visszanyerhetővé tételével.
Célkitűzésem ezért egy olyan immobilizált rendszer létrehozása és optimalizálása volt, ahol az alkalmazott enzimek iparilag fontosak, de eddig kevesebb irodalmi háttérrel rendelkeznek. A kísérleteim során vizsgálom az enzimek felhasználhatóságát is – minél olcsóbb és reprodukálhatóbb körülmények között. Választásom az OYE3 és NCR én-reduktáz enzimekre esett, melyek működésükhöz kifejezetten drága redukált kofaktorokat igényelnek (pl. NAD(P)H), így megvalósítottam egy kofaktor regeneráló ciklus létrehozását is, amelyben egy második enzim egy olcsó koszubsztrát felhasználásával redukálta a vizsgált én-reduktázok kofaktorát, a NAD(P)+-t. Ez a második enzim a glükóz-dehidrogenáz (GDH), a koszubsztrát pedig a D-glükóz volt. Az enzimrögzítést így a két enzim együttes koimmobilizálásával dolgoztam ki, kereskedelmi forgalomban elterjedt polimer hordozókra (Relizyme HA, Immobead 150). A kész biokatalitikus rendszereket egy egyszerű tesztreakcióban, a ciklohexén-2-on redukciós reakciójában tanulmányoztam. Az ipari felhasznosíthatóság érdekében méretnövelési vizsgálatokat is végeztem. Később az optimalizált, koimmobilizált készítménnyel az illatanyagként (parfümökben, mosószerekben) igen elterjedt Lilial®-t állítottam elő kiindulási anyagának redukálása révén. Az enantiomer tisztaság növelése érdekében a rendszert különböző koszolvensek alkalmazása mellett is teszteltem.
szerző
-
Barna Bence
Biomérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Poppe László
egyetemi tanár, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
