Enzymy zastępują klasyczną chemię
Aminy są ważnymi produktami pośrednimi w przemyśle chemicznym i znajdują szerokie zastosowanie w wytwarzaniu polimerów, farmaceutyków i innych chemikaliów. Bardzo popularnym przykładem jest kwas 6-aminokapronowy, stosowany w wytwarzaniu polimerów poliamidowych do produkcji tekstyliów, opakowań żywności i innych produktów nylonowych. Konwencjonalna synteza chemiczna wymaga zastosowania fenolu i znaczących nakładów energii oraz generuje odpady. Aby rozwiązać ten problem naukowcy z finansowanego przez UE projektu "Amine synthesis through biocatalytic cascades" (AMBIOCAS) zaproponowali, aby syntetyzować aminy z użyciem aktywności katalitycznej transaminaz. W tym celu uzyskano metodami inżynierii genetycznej różne mutanty transaminazy i utworzono ich bibliotekę. Te mutanty opracowano dzięki poznaniu trójwymiarowej struktury kilku transaminaz metodą krystalografii rentgenowskiej białek. Długoterminowym planem było zastosowanie tych enzymów w biotechnologii do syntezy aminowych grup funkcyjnych w różnych produktach komercyjnych. Po zidentyfikowaniu transaminaz, które katalizowałyby konwersję do amin, opracowano kaskady enzymatyczne do uzyskania dodatkowych właściwości chemicznych. Na początek trzeba było pokonać szereg problemów, w tym niekorzystną równowagę termodynamiczną reakcji konwersji ketonu do aminy. Szczegółowa analiza kinetyki i parametrów energetycznych reakcji umożliwiła optymalizację warunków reakcji i właściwości enzymów. Główną innowacją zastosowaną w kaskadzie enzymatycznej projektu AMBIOCAS była regeneracja kofaktora podczas wieloetapowego procesu, bez potrzeby izolowania produktów pośrednich. Ogółem pozwoliło to uprościć syntezę kwasu 6-aminokapronowego do sześciu etapów reakcji enzymatycznej. Z racji dużej aktywności i selektywności enzymów metoda enzymatyczna opracowana w projekcie AMBIOCAS może przynieść znaczące korzyści ekonomiczne i sprawić, że wytwarzanie żądanych produktów będzie bardziej ekologiczne. Ta technologia ograniczy narażenie na toksyczne, palne i wybuchowe substancje, często spotykane w przemyśle chemicznym.
Słowa kluczowe
Enzymatyczny, chemia, amina, fenol, transaminaza, mutanty, biotechnologia
