Dondurularak kurutulan hücreler daha iyi biyokatalizör oluyor

Ezilmiş hücreler kullanılarak biyokatalitik bir kademe, kimyasal sentezlerde enzimlerin kullanıldığı zaman yaşanan ekstraksiyon ve çözünürlük sorunlarının üstesinden geldi.

Enzimler, kiral (optikçe aktif) moleküller için mükemmel katalizörlerdir. Ilımlı koşullar altında tek kap tepkimeleri birden fazla katalizör ile sıkça mümkün olmaktadır, böylelikle çok adımlı sentezler bir kademede hallolmaktadır. Ancak, enzimler katalizör olarak kullanıldığı zaman, bunların ekstrakte edilmesi ve saflaştırılması zorunluluğu vardır ve pahalı kofaktörlerin de çoğunlukla eklenmesi gerekir. Bunun dışında çözünürlük sorunları vardır; enzimler genellikle en fazla tampon çözeltilerde aktiftir, ancak substratlarının pek çoğu hidrofobik (sudan kaçan) olduğu için biyo-dönüşümün etkinliğini azaltır, bunun sebebi substratın sulu tamponlarda çözünmeyecek olmasıdır.

Dörte Rother ve Andre Jakoblinnert, Jülich Araştırma Merkezi (Almanya) adresinde çalışan iki araştırmacı olup bu konuya bir çözüm buldular. Liyofilleştirilmiş rekombinant Escherichia coli hücrelerini istenen enzimler için bir konakçı olarak kullanmak, izole enzimlere oranla, iki adımlı bir biyokatalitik tepkime yürütmek için uygun gözükmekte. Bir organik çözücü de kullanılabiliyor, böylece daha yüksek substrat yüklemeleri mümkün olabiliyor. Bu çalışmadan önce, rekombinant tam hücreler ile organik veya mikro-sulu ortamda yalnızca dört adet biyo-dönüşüm bildirilmiştir ve bunların hepsi tek adımlı tepkimelerdir.

İki adımlı tepkime dizisi için dışarıdan kofaktör eklemeye gerek yoktur, çünkü bunlar hücre tarafından sağlanmaktadır.

Nicholas Turner, Birleşik Krallık'taki Manchester Üniversitesi'nde biyokataliz uzmanı olarak çalışıyor ve bu yöntemin faydalarını şöyle anlatıyor: “Rother ve Jakoblinnert, bir karboligazı oksidoredüktaz ile birleştirerek ucuz başlangıç maddelerini optikçe aktif bir ürün olan 1-fenilpropan-1,2-diole dönüştürdü”. Bunun gibi visinal kiral diollerin farmasötik maddelerde çok uygulama alanı vardır – anti-anjin ilacı olan diltiazem ve tarım kimyasalları için önemli bir yapıtaşıdır. Sürecin yüksek stereo seçimliliği (ee/de > %99), bu yöntemi ümit veren bir gelecek sentetik stratejisi yapmaktadır.

Tam hücrelerin kullanılmasının, süreci daha kolay ve daha temiz yaptığı umulmaktadır.

E-faktörler, birim ürün kütlesi başına atık kütlesi olarak tanımlanan bir değerdir ve gelecek deneyler için emsal oluşturur. Tepkimenin tamamlanma kısmında kullanılan çözücülerin geri dönüşümü bu faktörleri iyileştirecektir.

Madrid, İspanya'daki Complutense Üniversitesi'nde biyo-dönüşüm grubunun lideri olan Andrés Alcántara, “Kimya ve biyoteknoloji endüstrilerinde çevresel açıdan daha çok kabul edilebilir süreçleri geliştirmek için gittikçe büyüyen bir ilgi var” diyor. “Kiral molekülleri elde etmek için yeni süreçlerin geliştirilmesi, organik sentezde hâlâ süregelen bir zorluk oluşturuyor… ancak biyo-dönüşümler kiral yapıtaşlarının üretiminde ve biyolojik aktif bileşiklerde büyük ilgi oluşturdu ve çevresel ve ekonomik olarak daha çekici süreçlere erişme imkânını sunuyor”.

Kaynaklar

Bu çalışmaya erişim 26 Haziran 2014 tarihine kadar serbesttir. Aşağıdaki bağlantıyı kullanarak indirebilirsiniz:

A Jakoblinnert and D Rother, Green Chem., 2014, DOI: 10.1039/c4gc00010b

rsc.org/chemistryworld/

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap