Enzimhálózatok fejlesztése enantiomertiszta aminoalkoholok szintézisére

Enzymatic network development for the synthesis enantiopure aminoalcohols

Abstract

Nowadays the green production of enantiopure aminoalcohols are tempting for industrial biocatalysis as long as they are highly desired intermediates or products in various biologically active compounds. In recent years, with the development of novel transaminases (TAs), this issue in an industrial perspective had become more than relevant. Enzymatic networks are proposing an elegant alternative to synthesize optically pure aminoalcohol synthons. Since TAs can accept hydroxy aldehydes as their substrate, aminoalcohols could be synthesized via this route. In this work we present the efficiency of a new enzymatic network of three enzymes (2 major and one auxiliary enzyme) which can be used to transform aldehydes into enantiopure aminoalcohols. The 2 main enzymes (aldolase, transaminase) were used in a two-step enzymatic cascade reaction to obtain the desired product, while the auxiliary enzyme (decarboxylase) was utilized to shift the thermodynamic equilibrium towards product formation. Our further objective is to develop a continuous flow system for enhancing the system productivity.

Kivonat

Számos enantiomertiszta aminoalkoholok fontos köztitermékek vagy termékek számos biológiailag aktív vegyület szintézisében1. Napjainkban előtérbe került ezen anyagok zöld ipari biokatalitikus szintézise, mivel az elmúlt években, az új transzaminázok (TA-ok) fejlesztésével ezen feladat ipari léptékben is megvalósíthatóvá vált2. A több enzimes hálózati rendszerek elegáns alternatívát nyújtanak optikailag tiszta aminoalkoholok előállítására3. Mivel a hidroxialdehidek szubsztrátumai a transzaminázoknak4, az aminoalkoholok ezen enzimek segítségével is előállíthatók. Ebben a munkában egy új három enzimből álló (2 fő és egy segédenzim) hálózat hatékonyságát mutatjuk be melynek segítségével aldehidek enantiomer tiszta aminoalkoholokká alakíthatóak. A 2 főenzim (aldoláz, transzamináz) egy kétlépéses kaszkád rendszerben alakítják át a kiinduló anyagot végtermékké, míg a segédenzim (dekarboxiláz) a termodinamikai egyensúly eltolását biztosítja a kívánt termék irányába. Továbbá a termelékenység növelése céljából, az enzimhálozat áramlásos rendszerben való optimalizálását fogjuk végezni