Az Ureibacillus thermosphaericus-ból származó d-aminosav dehidogenáz (Utd-AADH) enzim immobilizálásának optimalizálása

Optimizing the immobilization of d-amino acid dehydrogenase enzyme derived from Ureibacillus thermosphaericus (Utd-AADH)

Abstract

Aromatic d-amino acids (d-AAs) have gained increasing attention in both industrial and pharmaceutical fields. However, their industrial production is currently limited due to high manufacturing costs. Utilizing engineered d-amino acid dehydrogenase derived from Ureibacillus thermosphaericus (Utd-AADH) as catalyst could offer a cost-effective solution to this problem. d-AADH enzymes catalyze the reductive amination of α-keto acids to d-amino acids, however their functioning requires the presence of the reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH⁺) cofactor, which needs to be regenerated using another enzyme.

Enzyme immobilization enables the recovery of the biocatalyst after the completion of the reaction and its recycling in a new catalytic cycle. The aim of the present study is to develop an optimal immobilization methodology for d-AADH enzyme by screening several support and linker materials and testing different types of immobilizations, such as ionic interaction-based fixation, covalent non-specific and site-specific linkage.

Összefoglaló

A d-aminosavak növekvő fontosságú szerepet töltenek be napjaink vegyipari gyártási folyamataiban, emellett több különböző gyógyszerkészítmény prekurzorai is, viszont magas előállítási költségeik miatt ipari gyártásuk egyelőre korlátozott. Az irányított evolúcióval kifejlesztett, Ureibacillus thermosphaericus-ból származó d-aminosav dehidrogenáz (Utd-AADH) katalizátorként való felhasználása egy költséghatékony módszer keretein belül megoldást jelenthet az említett problémára. A d-AADH enzimek az α-ketosavak d-aminosavakká történő reduktív aminálását katalizálják, működésükhöz azonban elengedhetetlen a redukált nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADPH⁺) kofaktor, melynek  regenerálása megoldható egy másik enzim segítségével.

Ahhoz, hogy a biokatalizátor a reakció befejezése után könnyen visszanyerhető és újra felhasználható legyen, érdemes az enzimet szilárd hordozóra rögzíteni. A jelen kutatás célja egy optimális immobilizálási folyamatot kidolgozása a Utd-AADH enzim esetében, tesztelve különböző hordozókat és távtartókat, illetve több immobilizálási módszert is, mint az ionos kölcsönhatáson alapuló rögzítést, a nem-specifikus és hely-specifikus kovalens immobilizálást.