Adatbázisból felderített aromás ammónia-liáz biokatalitikus alkalmazhatóságának feltérképezése

Exploring the biocatalytic potential of an aromatic ammonia-lyase identified by data mining tools

Abstract

Aromatic ammonia-lyases (AALs) catalyze the reversible, non-oxidative ammonia elimination reaction of various l-amino acids. A new representative of this enzyme group, derived from Loktanella atrilutea (LaAAL) shows high efficacy in the synthesis of 3,4-dimethoxy-l-phenylalaine, a non-canonical amino acid prominent, as the precursor of the anti-Parkinson drug l-DOPA. This behaviour contrasts with the enzyme’s low activity towards natural AAL substrates (l-phenylalanine, l-tyrosine, l-histidine). With the aim of exploring the applicability of the biocatalyst, the present study focuses on determining its optimal operating conditions and mapping its substrate scope. The effect of pH, temperature and ammonia source on the enzyme’s stability were assessed regarding the reversible ammonia addition reaction between 3,4-dimethoxy-trans-cinnamic acid and 3,4-dimethoxy-l-phenylalanine. By implementing the optimal reaction conditions, the conversion-based activity of the biocatalyst was also determined in the ammonia addition reaction of several mono-, di- and tri-substituted trans-cinnamic acid derivatives.

ÖSSZEFOGLALÓ

Az aromás ammónia-liázok (AAL-ok) az ammónia reverzibilis, nem oxidatív eliminációs reakcióját katalizálják különböző l-aminosavakból kiindulva. A csoport Loktanella atrilutea-ból kinyert új reprezentánsa (LaAAL) magas hatékonyságot mutat a Parkinson-kór kezelésére alkalmas l-DOPA hatóanyag prekurzoraként ismert 3,4-dimetoxi-l-fenilalanin nem természetes aminosav szintézisében. Ezen viselkedés ellentétben áll az enzim természetes AAL szubsztrátok (l-fenilalanin, l-tirozin és l-hisztidin) felé mutatott alacsony aktvitásával. A jelen tanulmány célja az új biokatalizátor alkalmazhatóságának felderítése, az optimális működési körülményeinek meghatározásával, valamint szubsztráttartományának feltérképezésével. Felmérésre került a pH, hőmérséklet és ammónia-forrás hatása az enzim stabilitására, a 3,4-dimetoxi-transz-fahéjsav és 3,4-dimetoxi-l-fenilalanin közötti reverzibilis ammónia addíciós modell reakcióban. Az optimális reakciókörülmények implementálásával a biokatalizátor konverzió-alapú aktivitása is meghatározásra került több mono-, di- és tri-szubsztituált transz-fahéjsav származék ammónia addíciós reakciója esetén.