Computational reengineering of the burkholderia cepacia lipase enzyme to enhance the catalytic activity of the morita-baylis-hillman reaction
Morita-baylis-hillman reaksiyonunun katalitik aktivitesini geliştirmek için burkholderia cepacia lipaz enziminin hesaplamalı yeniden yapılanması
- Tez No: 1007166
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAN ÇELEBİ ÖLÇÜM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Biyoteknoloji, Biyokimya, Chemistry, Biotechnology, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Biyoteknoloji, Enzimler, Katalizörler, Biotechnology, Enzymes, Catalysts
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimyasal Bilimler ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son on yılda yoğun enerji tüketimi nedeniyle sürdürülebilirliğe doğru bir yönelim devam ediyor. Yeşil biyokatalizörlerin tasarımı, yeşil kimya ve endüstriyel sürdürülebilirlikteki mevcut eğilimler ve ihtiyaçlarla iyi bir uyum içindedir. Enzimler, canlı organizmalarda yaşamın sürdürülmesi için gerekli katalitik işlevleri yerine getiren biyolojik katalizörlerdir. Karışık enzimler olarak bilinen bazı enzimler, belirlenen fonksiyonların ötesinde reaksiyonları katalize etme yeteneğine sahip olduklarından onları avantajlı hale getirirler. Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaksiyonu, basit başlangıç malzemelerini minimum atıkla yoğun şekilde işlevselleştirilmiş istenen ürünlere dönüştürdüğü için ilaç endüstrisinde değerli olan bir karbon-karbon (C-C) birleştirme reaksiyonudur. Ancak hem reaksiyon hızı hem de reaksiyon dönüşümü düşüktür. Doğal olarak enzimler karbon-karbon (C-C) birleşme reaksiyonlarını katalize eder. Burkholderia cepacia lipazının Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaksiyonunu rastgele katalize ettiği deneysel olarak gösterilmiştir. Ancak dönüşüm oranları ve seçicilikler endüstriyel prosesler için yararlı olmaktan uzaktır. Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaksiyonu için Burkholderia cepacia lipazının katalitik aktivitesinin hesaplamalı yeniden mühendislik yoluyla arttırılması, daha sürdürülebilir kimyasal süreçlerin geliştirilmesine önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Burkholderia cepicia lipaz, hem MBH hem de aldol reaksiyonlarına karşı karışık katalitik aktivite gösterir. Enzimin varlığında, 2-sikloheksen-1-on'un reaksiyonu MBH (küçük yan ürün) ve aldol (ana ürün) verir. Ancak spesifik katalitik bileşenler ve bunların etki mekanizmaları hala bilinmemektedir. Bu çalışma kapsamında Histidin ve Arginin kataloforlarının önemini araştırmak için reaksiyon yolu araştırılacaktır. Ek olarak Burkholderia cepacia lipazın aktif bölgesi, ürün dağıtımını yönlendirmek için Rosetta Design ile yeniden tasarlanacak ve ortaya çıkan tasarımlar, küme modelleri ve QM/MM/metadinamik ile ayrıca değerlendirilecektir.
Özet (Çeviri)
In the last decade, there has been an ongoing shift toward sustainability due to the intense energy consumption. The design of green biocatalysts aligns well with the current trends and needs in green chemistry and industrial sustainability. Enzymes are biological catalysts that perform essential catalytic functions to sustain life in living organisms. Some enzymes, known as promiscuous enzymes, have the capability to catalyze reactions beyond their designated functions making them advantageous. The Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaction is a carbon-carbon (C-C) coupling reaction that is valuable in the pharmaceutical industry, as it converts simple starting materials into densely functionalized desired products with minimal waste. However, both the reaction rate and reaction conversion are low. Naturally, enzymes catalyze carbon-carbon (C-C) coupling reactions. Burkholderia cepacia lipase was experimentally shown to catalyze the Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaction promiscuously. However, the conversion rates and selectivities are far from being useful for industrial processes. Enhancing the catalytic activity of Burkholderia cepacia lipase for the Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaction through computational reengineering can contribute significantly to the development of more sustainable chemical processes. Burkholderia cepicia lipase shows promiscuous catalytic activity against both MBH and aldol reactions. In the presence of the enzyme, the reaction of 2- cyclohexen-1-one yields MBH (minor by-product) and aldol (major product). However, the specific catalytic components and their mechanism of action remain unknown. Within the scope of this study, the reaction pathway will be explored to investigate the significance of the Histidine and Arginine catalophores. Additionally, the active site of Burkholderia cepacia lipase will be redesigned with Rosetta Design to steer the product distribution, and the resulting designs will further be evaluated with cluster models and QM/MM/metadynamics.
Benzer Tezler
- Computational reengineering of natural proteins for Morita-Baylis-Hillman activity
Doğal proteinlerin Morita-Baylis-Hillman aktivitesi için yeniden yapılandırılması
ŞADİYE NERMİN GENÇÇAKIR
Doktora
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAN ÇELEBİ ÖLÇÜM
- A Computational analysis of Turkish using the goverment-binding approach
Türkçenin yönetim ve bağlama kuramı yaklaşımı ile bilgisayarla çözümlenmesi
AYŞENUR BİRTÜRK
Doktora
İngilizce
1998
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CEM BOZŞAHİN
- Dikdörtgen mikrokanallarda eliptik kanatçıkların ısı transferi ve akış davranışı üzerindeki etkilerinin sayısal incelenmesi
Computational study on the effect of elliptical fins in heat transfer and flow behavior in retengular microchannel
MUHAMMET BAHADIR YARDIMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHDI TABATABAEI MALAZI
- Computational aerodynamic analysis of flow around Apollo reentry capsule with anisotropic mesh adaptation
Anisotropik mesh adaptasyonu ile Apollo yeniden giriş kapsül çevresindeki akışın hesaplamalı aerodinamik analizi
BADAMASI BABAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- Computational Intelligence Methods: Generic Interpretations, Optimization and Application
Hesapsal Yapay Zeka Metotları: Yorumlar, Eniyileme ve Uygulama
İLYAS EMİNOĞLU
Doktora
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe Unıversıty Of SheffıeldKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEREK A. LINKENS