How lıpases catalyze the morıta-baylıs-hıllman reactıon
Lipazlar morita-baylis-hillman reaksiyonunu nasil katalize ederler
- Tez No: 936394
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAN ÇELEBİ ÖLÇÜM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 163
Özet
Enzimler farklı reaksiyonları katalize etme yeteneğine sahiptir ve bu da onları seçkin doğal katalizörler haline getirmektedir. Biyokatalizörlerin endüstriyel uygulamalarda kullanımı, özellikle karbon-karbon eşleme reaksiyonlarını seçici olarak hızlandırabilen çevre dostu bir katalizörün geliştirilmesi önemli bir stratejidir. Morita-Baylis-Hillman (MBH), basit başlangıç ürünlerini kapsamlı fonksiyonel gruplara sahip ürünlere dönüştüren ve yaygın olarak kullanılan bir karbon-karbon bağı oluşum reaksiyonudur. Son yıllarda, MBH reaksiyonunun farmasötik açıdan önemli ürünlerin sentezinde kullanılması, bu reaksiyonu yüksek verimlilik ile katalizleyebilecek yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi konusunda çok sayıda çalışmaya yönlendirmiştir. MBH reaksiyonu için gerekli katalitik mekanizma enzimlerde mevcut olsada, endüstriyel açıdan önemli olan bu reaksiyonu katalizleyecek hiçbir protein doğal olarak evrilmemiştir. Literatürde, birkaç proteinin MBH reaksiyonuna yönelik seçimsiz katalitik aktivite gösterdiği bilinmektedir. Ancak, bu proteinlerin yeniden kullanılabilmesi için, bağlanma bölgesi ve katalitik elemanlar hakkında bilgi gereklidir ve bu bilgiler yalnızca hesaplamalı yöntemlerle araştırılabilir. Bu çalışmada, 2-sikloheksen-1-on ve 4-nitrobenzaldehit substratlarını içeren teorik aktif bölge modelleri (teozimler) oluşturulmuş ve bunlar MBH reaksiyonuna karşı seçimsiz aktivite gösteren proteinlerden biri olan Burkholderia cepacia lipazın (BCL) kristal yapısı ile eşleştirilerek substratların BCL içindeki bağlanma bölgelerini ve MBH reaksiyonunu katalize etmek için kullandığı katalitik elemanları belirlenmiştir. Sonuç olarak toplam 9 farklı katalitik motiften (katalitik üçlü ve katalitik ikili) oluşan 2 farklı bağlanma bölgesi tespit edilmiştir ve Bağlanma Bölgesi 1 için küme modelleri oluşturulmuştur. Triad 1 (ASP264-HIS286-SER87) ve triad 2'nin (GLU289- HIS286-SER87) enerji hesaplamaları B3LYP/6-31g(d) seviyesinde yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanılarak küme modelleri ile hesaplanmıştır. Sonuçlar triad 2'nin en düşük enerjiye sahip olduğunu ve MBH reaksiyonunu katalizlemek için Burkholderia cepacia lipazının doğal katalitik üçlüsü olan triad 1'den daha elverişli olduğunu göstermektedir. Çalışma ayrıca MBH reaksiyonunu katalize etme yeteneğine sahip, literatürde daha önce rapor edilmemiş umut vadeden proteinleri de ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Enzymes have the ability to catalyze different reactions and this make them outstanding natural catalysts. The use of biocatalysts in industrial applications is an significant strategy, especially the development of an environmentally friendly catalyst that can selectively accelerate the carbon-carbon coupling reactions. Morita Baylis Hillman (MBH) is a widely used carbon-carbon bond formation reaction which converts simple starting materials into products with extensive functional groups. In recent years, the use of the MBH reaction in the synthesis of pharmaceutically important products has led to numerous studies about the development of novel biocatalyst that can catalyze this reaction with high efficiency. Even though the catalytic machinery required for the MBH reaction is present in enzymes, no proteins have naturally evolved to catalyze this industrially important reaction. In the literature, several proteins are known to show promiscuous catalytic activity towards the MBH reaction. However, in order to repurpose these proteins, information on binding site and catalytic elements are essential, that can only be investigated by computational methods. In this study, theoretical active site models (theozymes) including substrates of 2-cyclohexen-1-one and 4-nitrobenzaldehyde were generated and they were matched with the crystal structure of the of Burkholderia cepacia lipase (BCL), one of the proteins that show promiscuous activity against the MBH reaction, to determine the binding sites of substrates within BCL and catalytic elements it uses to catalyze the MBH reaction. As a result, 2 binding sites consist of 9 different catalytic motifs (catalytic triads and catalytic dyads) were identified and accordingly cluster models were generated for Binding Site 1. The energy calculations of triad 1 (ASP264-HIS286-SER87) and triad 2 (GLU289- HIS286-SER87) were calculated by using density functional theory at the B3LYP/6-31G(d) level. The results suggest that triad 2 has the lowest energy pathway and that is more favorable for catalyzing the MBH reaction than BCL's native catalytic triad which is triad 1. The study was also revealed promising proteins that have the ability to catalyze the MBH reaction, have not been previously reported in the literature.
Benzer Tezler
- Dissecting the effect of viscosity of deep eutectic solvents on the structure and dynamics of thermostable lipases
Derin ötektik çözücülerin viskozitesinin termostabil lipazlarin yapisi ve dinamiği üzerindeki etkisinin i̇ncelenmesi
ZEYNEP KAVALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoistatistikAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiBiyoistatistik ve Biyoinformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL TİMUÇİN
- Molecular dynamics studies on proteins involved in genetic variation and metabolism: DMC1 and lipase
Genetik varyasyon ve metabolizmada rol alan proteinler üzerine moleküler dinamik çalişmalari: DMC1 ve lipaz
NACİYE DURMUŞ
Doktora
İngilizce
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT BALTA
- Theoretical and experimental studies on the structure and dynamics of thermostable enzymes in non-aqueous media
Termokararlı enzimlerin susuz ortamlardaki yapı ve dinamikleri üstüne teorik ve deneysel calışmalar
MOHAMED GAMAL MOHAMED ABDEL AZIZ SHEHATA
Doktora
İngilizce
2021
BiyokimyaAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiMedikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL TİMUÇİN
- Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field
Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları
ŞEBNEM GÜLEL
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Protein engineering applications for functional enhancement of cellulase and lipase enzymes
Lipaz ve selülaz enzimlerinin fonksiyonel özelliklerinin protein mühendisliği uygulamaları ile arttırılması
ASLI YENENLER