Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Химический факультет
Кафедра химической энзимологии
Лаборатория генной инженерии и белкового дизайна
Оксидоредуктазы в синтезе оптически активных соединений
Курсовая работа
cтудента 110 группы
Ковалевского Р.П.
Научные руководители:
проф., д.х.н. Тишков В.И.
к.х.н. Алексеева А.А
Москва - 2012
Оглавление
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3
I. ВВЕДЕНИЕ 4
II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
2.1. Общие сведения о классе оксидоредуктаз 6
2.2. Способы регенерации кофактора. 7
2.3. Ферменты, использующиеся для регенерации кофактора 8
2.3.1. Формиатдегидрогеназа 8
2.3.2. Глюкозодегидрогеназа 10
2.3.3. Фосфитдегидрогеназа 10
2.4. Процессы хирального синтеза, в которых применяется FDH 11
III. ВЫВОДЫ 14
IV. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15
Список сокращений
NAD+ |
никотинамиадениндинуклеотид (окисленная форма) |
NADH |
никотинамидадениндинуклеотид (восстановленная форма) |
NADP+ |
никотинамиадениндинуклеотидфосфат (окисленная форма) |
NADPH |
никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленная форма) |
FDH |
Формиатдегидрогеназа |
LDH |
Лактатдегидрогеназа |
PTDH |
Фосфитдегидрогеназа |
|
|
I. Введение
Получение оптически активных соединений является одним из важнейших направлений современной биотехнологии.
Оптическая активность – одно из важнейших свойств многих органических соединений. Термин «оптическая активность» происходит от взаимодействия хиральных материалов с поляризованным светом. Раствор (-)-формы оптического изомера поворачивает плоскость поляризации света против часовой стрелки.
Энантиомеры (оптические изомеры) идентичны по отношению к обычным химическим реакциям, но часто оказывают различный терапевтический эффект. Зачастую, один из изомеров может оказаться высокотоксичным для организма, поэтому чрезвычайно важно применение определенного оптического изомера в качестве лекарственного препарата.
Для получения оптически активных соединений применяют асимметрический синтез. Его осуществляют с помощью реакций, в результате которых в молекуле исходного оптически неактивного соединения возникает хиральный элемент, главным образом асимметрический атом углерода, при этом в продуктах реакции оптические изомеры (энантиомеры) содержатся в неравных количествах. В качестве исходных веществ используют прохиральные соединения, т.е. такие, молекулы которых могут быть превращены в хиральные при замене лишь одного атома или одной группы атомов. Иногда под асимметрическим синтезом понимают возникновение нового хирального фрагмента в молекуле, уже имеющей элемент хиральности.
Одной из главных проблем хирального синтеза является разделение рацемата. Рацемат – эквимолярная смесь пары энантиомеров. Именно такая смесь почти всегда образуется в результате хирального синтеза.
Одним из возможных решений этой проблемы является применение ферментов для синтеза оптически активных соединений. Как правило, в силу высокой специфичности фермента к определенному субстрату, в результате ферментативной реакции преимущественно образуется один из энантиомеров.
Синтез оптически активных соединений играет важную роль в получении лекарственных препаратов. В настоящее время такие процессы успешно проводятся с помощью ферментов оксидоредуктаз, использующих в качестве кофактора восстановленную форму никотинамидадениндинуклеотид(фосфат)а – NAD(P)H. Непосредственное использование NAD(P)H крайне невыгодно с экономической точки зрения, так как и NADH, и NADPH являются весьма дорогостоящими соединениями. Поэтому для снижения себестоимости полученных хиральных соединений с помощью оксидоредуктаз было предложено ввести в систему второй фермент, обеспечивающий регенерацию NAD(P)H.
В данной курсовой работе рассмотрены основные принципы регенерации кофакторов в биосинтезе хиральных соединений с помощью оксидоредуктаз.