How lıpases catalyze the morıta-baylıs-hıllman reactıon

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.