Dehydrogenaza etylobenzenowa

​​

Enzymy molibdenowe wyróżnia obecność unikalnego miejsca aktywnego zawierającego molibden, jeden lub dwa kofaktory pterydynowe oraz dodatkowe ligandy ( tj. reszty aminokwasowe Ser, Cys, SeCys lub Asp oraz bardzo często ligand tlenowy Mo=O)

 

​​

 

 

 

 

 

 

Głównym tematem badań jest dehydrogenaza etylobenzenowa (EBDH), metaloenzym bakteryjny
(abg
 155 kDa), zawierający kofaktor  molibdopterynowy (MoCo), klastry żelazowo-siarkowe i grupę protetyczną hem b559. EBDH katalizuje stereospecyficzną hydroksylację etylobenzenu do 1-(S)-fenyloetanolu. Wykazuje również promiskuityzm substratowy, dzięki czemu może być stosowany w syntezie prawie 50 różnych drugorzędowych alkoholi alkiloaromatycznych i alkiloheterocyklicznych.  

Proawdzone badania mają zarówno charakter podstawowy, koncentrując się na poznaniu mechanizmu katalitycznego reakcji, jak i stosowany,  będąc nacelowane na wykorzystanie EBDH jako biokatalizatora do syntezy chiralnych alkoholi. W MLBKE sformułowaliśmy i zwalidowaliśmy za pomocą kombinacji metod doświadczalnych i teoretycznych hipotezę mechanistyczną dotyczącą EBDH. Opracowaliśmy również unieruchomiony EBDH jako wydajny katalizator do syntezy chiralnych alkoholi.  

Lista publikacji na ten temat:

  1. J. Heider, M. Szaleniec, K. Sünwoldt, M. Boll, „Ethylbenzene Dehydrogenase and Related Molybdenum Enzymes Involved in Oxygen-Independent Alkyl Chain Hydroxylation”, J. Mol. Mikrobiol. Biotechnologia, 26 (2016) 45-62

  2. M. Szaleniec, A. Dudzik, B. Kozik, T. Borowski, J. Heider, M. Witko, „Mechanistyczne podstawy enancjoselektywności beztlenowej hydroksylacji związków alkilaromatycznych przez dehydrogenazę etylobenzenową”, J. Inorg. Biochem., 139 (2014) 9–20​

  3. M. Tataruch, J. Heider, J. Bryjak, P. Nowak, D. Knack, A. Czerniak, J. Liesiene, M. Szaleniec, „Przydatność dehydrogenazy etylobenzenowej hydroksylującej węglowodory molibdenowo-enzymatycznej do przemysłowej produkcji chiralnego alkoholu” , J. Biotechnol., 192 (2014) 400-409

  4. DH Knack, JL Marshall, GP Harlow, A. Dudzik, M. Szaleniec, SY. Liu, J. Heider, „Związki izosteryczne BN/CC jako nowa klasa inhibitorów enzymów: N- i B-etylo-1,2-azaboryna hamują hydroksylację etylobenzenu jako niekonwertowalne analogi substratów”, Angew. Chem. wewn. Wyd., 52 (2013) 2599 –2601

  5. A. Dudzik, B. Kozik, M. Tataruch, A. Wójcik, D. Knack, T. Borowski, J. Heider, M. Witko, M. Szaleniec, „Mechanizm reakcji chiralnej hydroksylacji p-OH i p- Związki podstawione NH2 przez dehydrogenazę etylobenzenową”, kan. J. Chem., 91 (2013) 775-786

  6. M. Szaleniec, A. Salwiński, T. Borowski, J. Heider, M. Witko, „Kwantowe badania modelowania chemicznego aktywności dehydrogenazy etylobenzenowej”, wykł. J. Quant. Chem., 112 (2012) 1990–1999

  7. M. Szaleniec, „Przewidywanie aktywności enzymów za pomocą modeli sieci neuronowych na podstawie elektronicznych i geometrycznych cech substratów”, Pharm. Sprawozdania, 64 (2012) 511-531

  8. D. Knack, C. Hagel, M. Szaleniec, A. Dudzik, A. Salwiński, J. Heider, „Widmo substratów i inhibitorów dehydrogenazy etylobenzenowej: perspektywy aplikacyjne i mechanizm katalityczny”, Zał. Otaczać. Mikrob., 78 (2012) 6475–6482

  9. M. Szaleniec, T. Borowski, K. Schühle, M. Witko, J. Heider, "Modelowanie ab inito mechanizmu reakcji dehydrogenazy etylobenzenowej", J. Am. Chem. Soc., 132 (2010) 6014-6024

  10. M.Szaleniec, R.Tadeusiewicz, M.Witko "Wybór optymalnych modeli neuronowych do prognozowania aktywności biologicznej związków chemicznych", Neurocomputing, 72 (2008) 241-256

  11. M.Szaleniec, M.Witko, J.Heider "Kwantowe modelowanie chemiczne mechanizmu rozszczepiania CH w utlenianiu etylobenzenu i jego pochodnych przez dehydrogenazę etylobenzenową", J. Mol. Kat. A, 286 (2008) 128-136

  12. M. Szaleniec, C. Hagel, M. Menke, P. Nowak, M. Witko, J. Heider, „Kinetics and Mechanism of Oxygen-Independent Hydrocarbon Hydroxylation by Ethylbenzene Dehydrogenase”, Biochemistry (US), 46 (2007) 7637- 7646

  13. M. Szaleniec, M. Witko, R. Tadeusiewicz, J. Goclon „Application of Artificial Neural Networks and DFT-based Parameters for Prediction of Reaction Kinetics of Ethylbenzene Dehydrogenase”, J. Comput.-Aided Molecular Design, 20 (2006)145 -157

 

Patenty

  • M. Szaleniec, M. Tataruch, J. Bryjak, P. Nowak, "Sposób o utrzymywaniu chiralnie czystych alkoholi alkiloaromatycznych i alkiloheterocyklicznych oraz układ reaktorowy do realizacji tego sposobu", polski patent PL406286

.

scheme of Mo cofactor
reaction scheme depicting hydroxylation of ethylbenzne to S-1-phenylethanol
structure of ethylbenzene dehydrogease showing 3 subunits alpha, beta, gamma