Термодинамические и кинетические особенности ацилирования аминосоединений в водной среде, катализируемого пенициллинацилазой
![Диссертация: Термодинамические и кинетические особенности ацилирования аминосоединений в водной среде, катализируемого пенициллинацилазой](https://niscu.ru/work/2827204/cover.png)
ПА из различных источников проявляют максимальную каталитическую активность и стабильность при физиологических значениях рН. При этом для отдельных ферментов этого семейства было показано, что падение каталитической активности в кислых и щелочных средах не обусловлено их инактивацией /44/. Уменьшение каталитической активности в кислой области (рК<6) обусловлено, по-видимому, протонированием… Читать ещё >
Содержание
- 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Пенициллина цпллзл
- 1. 1. 1. Общие сведения
- 1. 1. 2. Стерео- и субстратная специфичность ПА
- 1. 1. 3. Ферментативный гидролиз, катализируемый ПА
- 1. 1. 4. Неактивированный ацильный перенос
- 1. 1. 5. Активированный ацильный перенос
- 1. 2. Особенности строения и термодинамики амидной связи
- 1. 2. 1. Структурные особенности амидной связи
- 1. 2. 2. Сравнение химических и ферментативных способов синтеза амидной связи
- 1. 2. 3. Термодинамика образования амидной связи. Влияние условий проведения реакции на определяемую константу равновесия
- 1. 2. 4. Термодинамика амидной связи. Линейная корреляция свободной энергии образования амидной связи с основностью аминосоединения
- 1. 2. 5. Термодинамика амидной связи. Синтез антибиотиков
- 1. 2. 6. Связь кинетических и термодинамических параметров
- 1. 1. Пенициллина цпллзл
- 2. 1. Материалы
- 2. 1. 1. Список коммерческих реактивов
- 3. 1. 2. Химический синтез амидов
- 2. 2. Методы
- 2. 2. 1. ВЭЖХ-аналнз
- 2. 2. 2. Определение констант ионизации амниосоединсний
- 2. 2. 3. Определение констант равновесия гидролиза ряда ацильных доноров
- 2. 2. 4. Определение констант равновесия гидролиза амидов, производных фепилуксусной кислоты
- 2. 2. 5. Определение активности пенициллинацилазы
- 2. 2. 6. Изучение растворимости компонентов реакции
- 2. 2. 7. Слежение за реакцией синтеза ацильных производных аминов и аминокислот
- 2. 2. 8. Определение активности пенициллинацилазы
- 2. 2. 9. Синтез Ы-фенилацепитпронзводных сложныхэфиров аминокислот в гетерогенных системах
- 2. 2. 10. Синтез этилового эфира М-фенилацеттфенилачанина при различных температурах
- 2. 2. 11. Синтез галогеизамещёниых И-фентацетил производных сложных эфиров аминокислот
- 2. 2. 12. Определение растворимости (Хгфенилаланина и фепилуксусной кислоты при различных концентрациях сульфата аммония
- 2. 2. 13. Определение растворимости Ы-фенилацетичфстталанина при различных концентрациях сульфата аммония
- 2. 2. 14. Определение растворимости этилового эфира СХ-фенилаланина и этилового эфира /V-фенилацетилфенилачанина в растворах с высокой высачивающей способностью
- 2. 2. 15. Синтез М-фенилацетилфеничаланина в растворах с высокой высаливающей способностью
- 2. 2. 16. Определение активности пенициллинацилазы в растворах с различной ионной стой
- 3. 1. Прямая ко! 1ДЕ1 1сация
- 3. 1. 1. Термодинамика прямой конденсации
- 3. 1. 2. Использование реакции прямой конденсации в биотехнологии. Эффективное и стереоселективное ацилирование 1-фенилэтиламина в водной среде без активации ацильного донора
- 3. 1. 3. Эффективное и стереоселективное ацилирование эфиров аминокислот в водной среде без активации ацильного донора
- 3. 2. АКТИВИРОВАННЫЙ АЦИЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС
- 3. 2. 1. Термодинамика активированного ацильного переноса
- 3. 2. 3. Анализ кинетической модели ферментативного ацильного переноса, не осложнённого гидролизом ацилфермента
- 3. 2. 4. Анализ равновесной кинетической модели активированного ацильного переноса с необратимым гидролизом ацилфермента.¡
- 3. 2. 5. Анализ равновесной кинетической модели активированного ацильного переноса с равновесным гидролизом ацилфермента
- 3. 2. 6. Зависимость выхода активированного ацильного переноса от термодинамических и кинетических параметров
Термодинамические и кинетические особенности ацилирования аминосоединений в водной среде, катализируемого пенициллинацилазой (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Актуальность проблемы. Синтез амидной связи является важной задачей в практике органической и фармацевтической химии. Однако существующие химические способы синтеза амидной связи не соответствуют требованиям «зеленой» химии и имеют ряд недостатков — как правило, они проводятся с использованием органических растворителей, включают стадии предварительной активации реагентов и не обладают достаточной региои стереоселективностью. Сокращение использования экологически опасных растворителей является принципиально важной проблемой, так как растворители вносят наибольший вклад в образование отходов фармацевтической промышленности /'/, которые, по оценкам экспертов, могут на 1−2 порядка превышать количество синтезируемого целевого продукта / /. Использование ферментов как катализаторов синтеза амидной связи в водной среде могло бы решить большую часть из перечисленных проблем. В связи с этим изучение кинетических и термодинамических закономерностей ферментативного ацилирования аминосоединений в водной среде представляет собой актуальную научную и практическую задачу.
Цель и задачи исследования
Задачей настоящего исследования явилось изучение термодинамики и кинетики реакций синтеза амидной связи, катализируемого пенициллинацилазами (ПА) из Е. соИ и А./аесаНя в водной среде, с целыо выявления факторов, определяющих эффективность ферментативных реакций.
Научная новизна и практическая значимость работы. Обнаружена линейная корреляция свободной энергии образования амидной связи в водной среде с кислотностью аминогруппы аминокомпонента. Впервые показано, что только время достижения максимального выхода является кинетически контролируемым параметром, в то время как сама величина максимального выхода определяется величиной константы равновесия реакции ферментативного ацильного переноса в водной среде, которую можно рассчитать из термодинамических данных для соответствующих реакций прямой конденсации. Показано, что эффективный ферментативный синтез амидов в водной среде может быть проведен в результате прямой конденсации карбоновой кислоты и аминосоединения, выявлены факторы, определяющие эффективность процесса, проведена оптимизация препаративного ацилирования аминосоединений.
1 Литературный обзор 1.1 Пенициллинацилаза 1.1.1 Общие сведения.
Пенициллинацилаза (ПА) относится к классу гидролаз, подклассу амидогидролаз (К.Ф.3.5.1.11). Впервые информация о получении ПА из грибов Penicillium chrysogenum и Aspergillus oryzae была опубликована в 1950;м году /3/. В дальнейшем этот фермент был найден у различных организмов Л 5/. Специфическая особенность, которая привлекла к новому ферменту пристальное внимание исследователей, состояла в уникальной способности катализировать селективное расщепление более стабильной из двух амидных связей пенициллина, не затрагивая лабильную ß—лактамную связь (Рис. 1). Важность сохранения ß—лактамной связи пенициллинового ядра связана с тем, что её разрушение приводит к полной потере антибиотических свойств. В этом плане прямую противоположность ПА представляют бактериальные ферменты класса ß—лактамаз (К.Ф. 3.5.2.6), способные с высокой эффективностью расщеплять ß—лактамную связь, сведения об обнаружении которых были опубликованы в 1940;м году /6/. Как и антибиотики ß—лактамазы относятся к «арсеналу» биохимического «вооружения» и позволяют бактериям выживать в средах, содержащих ß—лактамные антибиотики, так же как антибиотики позволяют организмам предотвращать распространение бактерий. ПА не участвует в биосинтезе пенициллиновых антибиотиков — циклизация в дипептиде цистеин-валин с образованием двух гетероциклов происходит при участии другого фермента — изопенициллин-Nу синтазы / /.
R—C-NH-II О re—s в и A.
4 3.
СНЭ 'CH, V.
C-OH.
II о.
Рис. 1. Две амидных связи в пепициллиновых антибиотиках: 1 -стабильная амидная связь, 2-лабильная р-лактамная связь. Для пенициллина Я=РИас.
Для ПА из Escherichia coli первичная структура была определена методом секвенирования гена /8/. Зрелый фермент из Escherichiaпериплазматический гетеродимер, состоящий из аи ?- цепей (23.9 кДа и 61.5 кДа, соответственно) /8/, которые получаются в результате активации общего.
О Q мембранно-связанного предшественника /' /. н н н.
АСУ.
I Me.
Н О.
IPNS Н R N.
Н Н.
IPN.
2 2 Н20.
R=L-a-am i n oo~ad i poy I.
H COO" .
Рис. 2. Схема биосинтеза /3-лактамного кольца под действием фермента изопенициллин-Ы-синтазы/0/.
Рис. 3. Общий вид гетеродимера пенициллинацилазы из Escherichia, построенный на основании данных РСА. Усредненные размеры составляют 70×50×55 А. Синим цветом показана а-субъединица, красным — ß—субъединица фермента.
В настоящее время определены первичные структуры ПА из Alcaligenes faecalis /10/, K. citrophila /п/, P. rettgeri A.viscosus /13/, B. megaterium /' / и показано, что эти ферменты высоко гомологичны /, 0/. Каталитическим центром во всех случаях является N-концевой серии ß—цепи.
Физиологическая роль ПА до настоящего времени не установлена. Существует несколько предположений: резистентность к пенициллинам /15/ и метаболизирование ФУК в качестве единственного источника углерода и энергии /, 6/.
Опубликованные в 1995 году данные по рентгеноструктурному анализу (РСА) ПА из Escherichia, а также комплексов фермента с ФУК, фенилметилсульфонил фторидом /|7/ и другими ингибиторами позволили сформировать основные представления о структуре и гипотезу о механизме каталитического действия данного фермента.
Гетеродимер пенициллинацилазы состоит из двух тесно переплетенных цепей без очевидных дискретных областей с глубокой чашеобразной выемкой в центре (Рис. 3). Из анализа структуры комплекса фермента с ФУК, являющейся сильным конкурентным ингибитором, следует, что связывание субстрата происходит внутри выемки, на дне которой находится гидрофобный «карман», образованный многочисленными ароматическими аминокислотными остатками. Фенильная часть ингибитора направлена внутрь этого «кармана», а карбоксильная группа взаимодействует с серином? l. Специфичность фермента к фенилацетильной группе объясняется комплементарностыо фенилацетильного остатка и участка связывания ацильной группы субстрата активного центра фермента.
В ранних работах по изучению ПА показано, что ФМСФ (специфический реагент на гидроксильную группу серина) ковалентно.
18 19п л 1 модифицирует ПА из Escherichia / ' /, B. megaterium /" /, P. rettgeri I I vi был сделан вывод о том, что реакции, катализируемые ПА, протекают через.
1A образование ацилферментного комплекса / /. Позднее было найдено, что именно N-концевой Ser ß—цепи является нуклеофилом активного центра ПА: замена Ser? l на цистеин сайт-направленным мутагенезом (ПА из Escherichia) или химической модификацией (ПА из Escherichia /" / и K. citrophila /" /) практически полностью подавляет активность фермента. Анализ структуры продукта взаимодействия ПА с ФМСФ, ацилферментного комплекса фенилметилсульфонил-ПА, на основании данных РСА, подтвердил эти.
1 7 предположения и позволил авторам / / предложить ранее неизвестный механизм катализа, основанный на самоактивации N-концевого нуклеофила (Рис. 4). Раннее предположение о каталитически значимой роли остатка серина, следовавшее из кинетических данных и необратимом ингибировании фермента ПМСФ, в полной мере подтвердилось данными РСА. Более того, было выявлено, что остаток серина, участвующий в катализе, является N-концевым остатком и не входит в типичную для сериновых гидролаз систему переноса заряда, необходимую для увеличения нуклеофильности атома кислорода. Более детальное рассмотрение позволило отнести ПА к новому семейства Ntn-гидролаз, классу ферментов с общим мотивом активного.
25 центра, содержащих каталитически активный Ser или Cys на N-конце /", /. Каталитический акт у ферментов этого семейства протекает, как и в традиционном случае катализа сериновыми и цистеиновыми гидролазами, через образование промежуточного ковалентного ацилфермента. Однако, в отличие от последних, усиление нуклеофильности килорода/серы происходит не за счет протяженной цепи переноса заряда, а благодаря близ расположенной собственной a-аминогруппе концевой аминокислоты. В дальнейшем ацилфермент через стадию образования тетраэдрического интермедиата, стабилизированного водородными связями с атомами водорода амидных групп аспарагина и аланина /26/, претерпевает последующие превращения (Рис. 4). Изначально предполагалось, что в ходе каталитического акта перенос атома водорода от кислорода гидрокси группы серина к концевому азоту серина происходит через мостиковую молекулу воды. Однако последние данные РСА комплекса ПА с близким аналогом природного субстрата косвенно свидетельствуют о том, что перенос протона от кислорода к азоту серина может проходить напрямую. Моделирование каталитического механизма ПА посредством квантово-механических расчетов подтверждает возможность прямого переноса протона, а также важную роль концевой амидной группы Asn Ь241 и амидной группы Ala Ь69 пептидной цепи в стабилизации оксианионного интермедиата /27/. о.
II Е О bSI^^NH^.
Рис. 4. Механизм катализа ПА из E.coli.
В отличие от сериновых протеаз, когда усиление нуклеофильности гидроксильной группы серина достигается за счет системы с переносом заряда ло.
Ser-His-Asp / /, вблизи N-концевого серина? l ПА нет оснований, поэтому предполагают, что нуклеофильность гидроксила Ser? l усиливается.
17 собственной a-аминогруппой (Рис. 4) / /. ПА является представителем нового семейства ферментов, названные гидролазами с N-концевым нуклеофилом, в активном центре которых предполагается реализация ранее неизвестного механизма самоактивации нуклеофильного центра.
ПА из различных источников проявляют максимальную каталитическую активность и стабильность при физиологических значениях рН. При этом для отдельных ферментов этого семейства было показано, что падение каталитической активности в кислых и щелочных средах не обусловлено их инактивацией /44/. Уменьшение каталитической активности в кислой области (рК<6) обусловлено, по-видимому, протонированием аминогруппы N-концевого серина, а падение каталитической активности в щелочной области может быть связано с перестройкой в активном центре вследствие депротонированияОН группы Tyr (331 /44/. Следует отметить, что ПА из Alcaligenes характеризуется более широким рН-оптимум активности и, в отличие от других ферментов этой группы, в щелочной области (например, при рН 10) обладает высокой каталитической активностью и стабильностью. Не так давно обнаружено, что и ПА из Escherichia сохраняет высокую активность в более широком интервале рН, чем это представлялось ранее, в частности в кислой среде /29/.
Исследование рН-зависимости стабильности ПА из различных бактериальных источников показало, что ферменты этой группы наиболее стабильны в нейтральной среде, однако быстро инактивируются в кислых и щелочных средах. В отличие от ПА из других источников, малоизученные ферменты из Alcaligenes и Bacillus весьма стабильны в щелочной среде. Было показано, в этих работах, что ключевую роль для подержания стабильной конформации ПА играют ионные пары (солевые мостики предположительно образованы карбоксильными группами аспарагиновой/глутаминовой кислот и гуанидиновой и е-аминогруппой боковых радикалов аргинина и лизина). В качестве положительно заряженного центра может выступать также катион Са", лигандами которого, по данным РСА, являются боковые группы глутамата и трех аспартатов / /, и чье присутствие, по-видимому, необходимо уже на стадии формирования активной конформации ПА.
Именно разрушение «ионных пар» в результате протонирования/депротонирования соответствующих аминокислотных остатков, обуславливает инактивацию за счет образования нестабильных форм фермента. При повышении температуры в структуре фермента, по-видимому, происходят конформационные переходы, связанные с разрушением солевых мостиков, что приводит к изменению каталитических.
31 свойств и рН-профиля стабильности / /. Термостабилизация ПА в присутствии высаливающих агентов.
32,/ указывает на роль гидрофобных взаимодействий для поддержания третичной структуры, однако влияние солей на стабильность ПА не существенна. Предложенный механизм поддержания третичной структуры согласуется с исследованиями рН-зависимых и температурных конформационных переходов в активном центре ПА и с представлениями относительно перестроек в активном центре фермента на основе РСА.
Задача получения препаратов ПА стабильных и активных в широком.
33 интервале рН при помощи методов иммобилизации и генной инженерии / / до настоящего времени не решена. В начале 80-х годов путем включения фермента в полиэлектролитные комплексы, приводящим к целенаправленному изменению микросреды в результате иммобилизации, л «7 с были получены препараты ПА, стабилизированные в кислых средах / ' /. Однако в связи с отсутствием в то время явных областей применения таких препаратов, эти исследования не получили дальнейшего развития.
Основные результаты и выводы.
1. Определены термодинамические параметры реакции ацилирования широкого круга аминосоединений, обладающих различными параметрами основности, различными ацильными донорами в водной среде. Обнаружена линейная зависимость термодинамической энергии Гиббса от рК аминосоединений.
2. Показано, что термодинамика реакции ацильного переноса определяет максимальный выход продукта в реакциях ферментативного ацилирования аминосоединений в водной среде активированными ацильными донорами.
3. Проведён анализ способов повышения выхода в реакциях прямой конденсации карбоновых кислот и аминосоединений в водной среде, изучены возможности увеличения выхода путем подбора ацильного донора, изменения условий проведения реакции (температуры, присутствия высаливающих агентов).
4. Проведен ферментативный синтез М-ацилированных аминокислот и их сложных эфиров. Показано, что наиболее высокий выход целевого продукта достигается в гетерогенных высококонцентрированных системах. Найдено оптимальное соотношение вода/реагенты, при котором скорость биокаталитического синтеза максимальна, а выход целевого продукта близок к количественному.
5. Показано, что ферментативное ацилирование аминосоединений в водной среде можно проводить в технологическом режиме с циклическом добавлением реагентов и отделением целевых продуктов, что позволяет максимально эффективно использовать фермент и минимизировать расход исходных субстратов.
Список литературы
- J.S. Carey, D. Laffan, С. Thomson, M.T. Williams, Pharmaceutical manufacture- what chemistry is used, what is difficult and what is needed. // Org. Biomol. Chem., 2006, 4, 2337−2347
- R.A. Sheldon, Green Chemistry, 2007, 9, 1273−1284
- Sakaguchi K. and Murao S. A preliminaiy report on a new enzyme, «penicillin-amidase'V/J. Agr. Chem. Soc. (Japan), v.23, pp.411−414 (1950)
- Кочеткова Е.Ф., Бартошевич Ю. Э. и Романова Н.Б. Биосинтез пенициллинацилаз// Антибиотики мед. биотехнол., в.31(10), стр.729−740 (1986)
- Virden R. Structure, processing and catalytic action of penicillin acylase// Biotechnol. Gen. Eng. Rev., v.8, pp. 189−218 (1990)
- Abraham E.P., Chain E. An enzyme from bacteria able to destroy penicillin//Nature, v.46, pp.837−8 371 940)
- Lundberg M., Siegbahn P.E.M. and Morokuma K. The mechanism for isopenicillin N synthase fromdensity-functional modeling. Highlights the similarities with other enzymes in the 2-his-l-carboxylatefamily//Biochemistry, v.47, pp. 1031−1042 (2008)
- Oh S.-J., Kim Y.-Ch., Park Y.-W., Min S.-Y., Kim I.-S. and Kang H.-S. Complete nucleotide sequence of the penicillin G acylase gene and the flanking regions, and its expression in E. coli //Gene, v.56, pp.87−97 (1987)
- Sizmann D., Keilmann C. and Bock A. Primary structure requirements for the maturation in vivo of penicillin acylase from E. coli ATCC 11 105// Eur. J. Biochem., v. 192, pp. 143−151 (1990)
- Verhaert R.M.D., Riemens A.M., van der Laan J.-M., van Duin J. and Quax W.J. Molecular cloning and analysis of the gene encoding the thermostable penicillin G acylase from A. faecalisll Appl. Environ. Microbiol., v.63(9), pp.3412−3418 (1997)
- Barbero J.L., Buesa J.M., de Buitrago G.G., Mendez E., Perez-Aranda A. and Garcia J.L. Complete nucleotide sequence of the penicillin acylase gene from Kluyvera citrophila// Gene, v.49, pp.69−80 (1986)
- Ljubijankic G., Konstantinovic M. and Glisin V. The primary structure of Providencia rettgeri penicillin G acylase gene and its relationship to other gram negative amidases// DNA Seq., v.3, pp. 195−200(1992)
- Ohashi H., Katsuta Y., Hashizume Т., Abe S.N., Kajiura H., Hattori H., Kamei T and Yano M. Molecular cloning of the penicillin G acylase gene from Arthrobacter viscosus// Appl. Environ. Microbiol., v.54, pp.2603−2607 (1988)
- Martin L., Prieto M.A., Cortes E. and Garcia J.L. Cloning and sequencing of the рас gene encoding the penicillin G acylase of Bacillus megalerium ATCC 14 945// FEMS Microbiol. Lett., v. 125, pp.287−292 (1995)
- Kaufmann W. The possible implication of a bacterial enzyme in the biochemical mode of action of penicillins on gram-negative bacteria// Biochem. Biophys. Res. СомМип., v.14, pp.458−462 (1964)
- Szentirmai A. Production of penicillin acylase//Appl. Microbiol., v.12, pp.185−187 (1963)
- Duggleby, H. J., Tolley, S. P., Hill, C. P., Dodson, E. J., Dodson, G» and Moody, P. С. E" Penicillin acylase has a single-amino-acid catalytic centre// Nature, v.373, pp.264−268 (1995)
- Швядас В.К., Марголин АЛ., Шерстюк С. Ф., Клесов А. А. Березин И.В. Определение абсолютной концентрации активных центров растворимой и иммобилизированной пенициллинамидазы//ДАН, в.232, стр.1127−1129 (1977)
- Konecny J., Schneider A. and Sieber М. Kinetics and mechanism of acyl transfer by penicillin acylases//Biotechnol. and Bioeng., v.25, pp.451−467 (1983)
- Daumy G.O., Danley D. and McColl A.S. Role of protein subunits in Proteus rettgeri penicillin G acylase//J. Bacterid., v. 163(3), pp. 1279−1281 (1985)
- Martin J., Slade A., Aitken A., Arche R. and Virden R. Chemical modification of serine at the active site of penicillin acylase from Kluyvera citrophilall Biochem. J., v, 280, pp.659−662 (1991)
- Brannigan J. A., Dodson G., Duggleby H. J., Moody P. C., Smith J. L., Tomchick D. R., and Murzin, A.G. A protein catalytic framework with an N-terminal nucleophile is capable of self-activation// Nature, v.378, pp.416—419 (1995)
- Jun Yin, Zixin Deng, Guoping Zhao, and Xi Huang, The N-terminal Nucleophile Serine of Cephalosporin Acylase Executes the Second Autoproteolytic Cleavage and Acylpeptide Hydrolysis // The Journal of Biological Chemistry Vol. 286, No. 27, pp. 24 476−24 486
- Duggleby H. J., Tolley S. P., Hill C. P., Dodson E. J., Dodson G., and Moody P. C. Penicillin acylase has a single-amino-acid catalytic centre//Nature, v. 373, pp.264−268 (1995)
- Чилов Г. Г., Сидорова А. В. и Швядас В.К. Исследование механизма каталитического действия N-концевых гидролаз методами квантово-химического моделирования// Биохимия (Biokhimiya), в.72(5), стр.615−621 (2007)
- Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа// Москва, изд-во «Высшая школа» (1977)
- Chilov G.G., Svedas V.K. Enzymatic hydrolysis of beta-lactam antibiotics at low pH in a two-phase «aqueous solution water-iMMiscible organic solvent» system"// Can. J. Chem., v.80, pp.699−707 (2002)
- McVey C.E., Walsh M.A., Dodson G.G., Wilson K.S., and Brannigan J.A. Crystal structures of penicillin acylase enzyme-substrate complexes: structural insights into the catalytic mechanism// J. Mol. Biol., v.313, pp. 139−150 (2001)
- Azevedo A.M., Fonseca L.P. and Prazeres D.M.F. Stability and stabilization of penicillin acylase// J. Chem. Technol. Biotechnol., v.74, pp.1110−1116 (1999)
- Yang S., Zhou L., Tang H., Pan J., Wu X., Huang H., Yuan Z. Rational design of a more stable penicillin G acylase against organic cosolvent// J. Mol. Cat. B: Enzymatic, v. 18, pp.285−290 (2002)
- Margolin A.L., Izumrudov V.A., Svedas V.K., Zenin А.В., Kabanov V.A. and Berezin I.V. Preparation and properties of penicillin amidase? MMobilized in polyelectrolytic complexes// Biochem. Biophys. Acta, v.660, pp.359−365 (1981)
- Ямсков И.А., Буданов M.B., Даванков B.A. Координационно-ионная иммобилизация ферментов. Влияние металла и стационарного лиганда на свойства иммобилизированных препаратов пенициллинамидогидролазы// Биохимия, в.46, стр. 1603−1608 (1981)
- Cole М. Properties of the penicillin deacylase enzyme of Escherichia colill Nature, v.203(4944), pp.519−520 (1964)
- Margolin A.L., Svedas V.K. and Berezin I.V. Substrate specificity of penicillin amidase from E. colill Biochem. Biophys. Acta., v.616, pp.283−289 (1980)
- Fuganti C., Rosell C.M., Servi S., Tagliani A. and Terreni M. Enantioselective recognition of the phenacetyl moiety in the pen G acylase catalysed hydrolysis of phenylacetate esters// Tetrahedron: AsyMMetry., v.3(3), pp. 383−386 (1992)
- Van der Mey M. and De Vroom E. Substrate specificity of immobilized penicillin-G acylase// Bioorg. Med. Chem. Lett., v.4(2), pp.345−348 (1994)
- Daumy G.O., Danley D., McColl A.S., Apostolakos D. and Vinick F.J. Experimental evolution of penicillin G acylases from E. coli and Proteus rettgerill J. Bacteriol., v. 163(3), pp.925−932 (1985)
- Robak M. and Szewczuk A. Penicillin amidase from Proteus rettgerill Acta Biochimica. Polonica., v.28(3, 4), pp.275−284 (1981)
- Chiang D. and Bennet R.E. Purification and properties of penicillin amidase from Bacillus megaleriumlli. Bacterid., v. 93, pp.302−308 (1967)
- Чилов Г. Г., Гуранда Д. Т., Швядас В. К. Роль гидрофобности в связывании спиртов активным центром пенициллинацилаз// Биохимия, в.65(8), стр.1135−1139 (2000)
- Гуранда Д.Т. Субстратная специфичность и стереоспецифичность пенициллинацилаз из Escherichia coli и Alcaligenesfaecalis.ll Канд. дисс. Москва (2000)
- Svedas V.K. and Beltser A.I. Totally enzymatic synthesis of peptides: penicillin acylase-catalyzed protection and deprotection of amino groups as important building bloks of this strategy// Ann. N.-Y. Acad. Sci. (1998)
- Baldaro E., D’Arrigo P., Pedrocchi-Fantoni G., Rossell C.M., Servi S., Tagliani A. and Terreni M. Pen G acylase catalyzed resolution of phenylacetate esters of secondary alcohols// Tetrahedron: AsyMMetry, v.4(5), pp. 1031−1034 (1993)
- Waldmann Н. The phenylacetyl group as enzymatically removable protecting function for peptides and carbohydrates: selective deprotection with penicillin acylase// Liebig’s Annalen der Chemie, v. 12, pp.1175−1180 (1988)
- Didziapetris R., Drabnig В., Schellenberger V., Jakubke H.-D. and Svedas V. Penicillin acylase-catalyzed protection and deprotection of amino groups as a promising approach in enzymatic peptide synthesis// FEBS Lett., v.287(l, 2), pp.31−33 (1991)
- Waldmann H., Heuser A., Reidel A. Selective enzymatic deprotection of hydroxy- and amino groups in carbohydrates and nucleosides. Synlett., v. l, pp. 65−67 (1994)
- Dineva M.A., Galunsky В., Kasche V. and Petkov D.D. Phenylacetyl group as enzyme-cleavable aminoprotection of purine nucleosides// Bioorg. Med. Chem. Lett., v.3(12), pp.2781−2784 (1993)
- Wang Q.-C., Fei J., Cui D.-F., Zhu S.-G. and Xu L.-G. Application of an? MMobilized penicillin acylase to the deprotection of N-phenylacetyl insulin// Biopolimers, v.25, pp. 109−114 (1986)
- Plaskie A., Roets E. and Vanderhaeghe H. Substrate specificity of penicillin acylase of E. coliJI J. Antibiotics, v.31(8), pp.783−788 (1978)
- Ямсков И.А., Буданов M.B., Даванков В. А., Ныс П.С., Савицкая Е. М. Энантиоселективный гидролиз Т^-фенилацетил-О^-С-фенилглицина пенициллинамидогидролазой из E. coli и ее иммобилизированными препаратами// Биоорг. химия, в.5(4), стр.604−610 (1979)
- Svedas V.K., Savchenko M.V., Beltser A.I. and Guranda D.F. Enantioselective penicillin acylase-catalyzed reactions: factors governing substrate and stereospecificity of the enzyme// Ann. N.-Y. Acad. Sci., v.799, pp.659−669 (1996)58
- Диджяпетрис Р.И. Физико-химическое исследование реакций синтеза и гидролиза N-фенилацетильных производных аминокислот, их эфиров и пептидов, катализируемых пенициллинацилазой// Канд. дисс. Хим. ф-т МГУ. М. (1992)
- Galunsky, B., LuMMer, K. and Kasche, V. Comparative study of substrate- and stereospecificity of penicillin G amidases from different sources and hybrid isoenzymes// Monatsh. Chem., v.131, pp.623−632(2000)
- K. Kato Further notes on penicillin nucleus, J. Antibiotics, 1953, 6, 184.
- H.W.O. Weissenburger, M.G. Van der Hoeven, Reel. Trav. Chim. Pays-Bas, 1970, 89, 1081−1084.
- J.G. Shewale, H. Sivaraman, Penicillin acylase: enzyme production and its application in the manufacture of 6-APA, Proc. Biochem. 1989,24, 146−154.
- J.G. Shewale, B.S. Desphande, V.K. Sudhakaran, S.S. Ambedkar, Penicillin acylases: applications and potentials, Proc. Biochem. 1990, 25, 97−103.
- C.A. Claridge, A. Gourevitch, J. Lein, Bactarial penicillin amidase, Nature, 1960, 187, 237−238.
- R.B. Morin, B.G. Jackson, R.A. Mueller, E.R. Lavagnino, W.B. Scanlon, S.L. Andrews, Chemistry of cephalosporin antibiotics. III. Chemical correlation of cephalosporin and penicillin antibiotics, J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 1896−1897.
- J. Velasco, J.L. Adrio, A.M. Moreno, B. Diez, G. Soler, J.L. Barredo, Environmentally safe production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA) using recombinant strains of Acremonium chrysogenum, Nature Biotechnol, 2000, 57, 328−332.
- F. Alfani, M. Cantarella, N. Cutarella, A. Gallifuoco, P. Golini, D. Bianchi, Enzymatic conversion of cephalosporin C into glutaryl 7-aminocephalosporanic acid. A study in different reactor configurations, Biotechnol. Lett. 1997, 19, 175−178.
- Ospina S., Barzaua E., Ramirez O.T., Lbpez A. Munguia Effect of pH in the synthesis of ampicillin by penicillin acylase// Enzyme Microb. Technol., v.19, p.465 (1996)
- Швядас В.-Ю.К., Марголин A. J1., Березин И. В. Термодинамические особенности ферментативного синтеза ß--лактамных антибиотиков// ДАН СССР, в.248(2), стр.479−481 (1979)
- Березин, И.В., Марголин, А.Л., Швядас, В.К., Ферментативный синтез антибиотиков. Исследование реакции гидролиза-синтеза цефалотина, катализируемой пенициллинамидазой// Докл. АН СССР, в.235, стр.961−964 (1977)
- Семенов, А.Н. Мартинек, К., Швядас, В.К., Марголин, A. J1, Березин, И. В, Ферментативный синтез бензилпенициллина в двухфазной водноорганической системе// Докл. АН СССР, в.258(5), стр.1124−1126 (1981)
- Topgi R.S., Ng J.S., Landis В., Wang P., Behling J.R.Use of Enzyme Penicillin Acylase in Selective Amidation/Amide Hydrolysis to Resolve Ethyl 3-amino-4-pentynoate Isomers// Bioorganic & Medicinal Chemistry, v.7, pp.2221−2229 (1999)
- Cole M. Factors affecting the synthesis of ampicillin and hydroxypenicillins by cell-bound penicillin acylase of Escherichia coliII Biochem. J., v. 115, pp.757−764 (1969)
- Svedas V.K., Margolin A.L., Borisov I.L. and Berezin I.V. Kinetics of the enzymatic synthesis of benzylpenicillin// Enzyme Microb. Technol., v.2, pp.313−317 (1980)
- Blinkovsky A.M. and Markaryan A.N. Synthesis of ?-lactam antibiotics containing a-amino-phenylacetyl group in the acyl moiety catalyzed by D-(-)-phenylglycyl-?-lactamide amidohydrolase// Enzyme Microb. Technol., v. 15, pp.965−973 (1993)
- Diender M.B., Straathof A.J.J., Van der Wielen L.A.M., Ras С. and Heijnen J.J. Feasibility of the thermodynamically controlled synthesis of amoxicillin// J. Mol. Catal. B: Enzymatic., v.5, pp.249−253 (1998)
- Березин, И.В., Марголин, A.JI., Швядас, В.К., Ферментативный синтез антибиотиков. Исследование реакции гидролиза-синтеза цефалотина, катализируемой пенициллинамидазой// Докл. АН СССР, в.235, стр. 961−964 (1977)
- Семенов, А.Н. Мартинек, К, Швядас, В.К., Марголин, А. Л, Березин, И. В, Ферментативный синтез бензилпенициллина в двухфазной водноорганической системе// Докл. АН СССР, в.258(5), стр.1124−1126 (1981)
- Cole M. Factors affecting the synthesis of ampicillin and hydroxypenicillins by cell-bound penicillin acylase of Escherichia coli! I Biochem. J., v. l 15, pp.757−764.(1969)
- Anisimova V. V., Filippova I. Y., Lysogorskaya E. N., Oksenoit E. S., Kolobanova S. V., Stepanov V. M. Int. J. Proteinase-catalyzed peptide synthesis in concentratcd solutions of urea and other denaturing agents// Pept. Protein Res., v. 47, p.28 (1996)
- Blinkovsky A.M. and Markaryan A.N. Synthesis of ?-lactam antibiotics containing a-amino-phenylacetyl group in the acyl moiety catalyzed by D-(-)-phenylglycyl-?-lactamide amidohydrolase// Enzyme Microb. Technol., v. 15, pp.965−973 (1993)
- Illanes A., Cabrera Z., Wilson L., Aguirre C. Synthesis of cephalexin in ethylene glycol with glyoxyl-agarose ?MMobilised penicillin acylase: temperature and pH optimization// Process Biochemistry., v.39, pp.111−117 (2003)
- Illanes A., Anjari M.S., Altamirano C., Aguirre C. Optimization of cephalexin synthesis with iMMobilized penicillinacylase in ethylene glycol medium at low temperatures// J. Molecular Catalysis B: Enzymatic, v.30, pp.95−103 (2004)
- Aguirre C., Toledo M., Medina V., Illanes A. Effect of cosolvent and pH on the kinetically controlled synthesis of ephalexin with iMMobilised penicillin acylase// Process Biochemistry., v.38, pp.351−360 (2002)
- Alkema W. B. L., Dijkhuis A., De Vries E., and Janssen D. B.: The role of hydrophobic active-site residues in substratespecificity and acyl transfer activity of penicillin acylase//Eur. J. Biochem., v.269, pp.2093−2100 (2002)
- Alkema W. B. L., Prins A.K., De Vries E., and Janssen D. B. Role of Argl45 and Arg263 in the active site of penicillin acylase of Escherichia coli// Biochem. J., v.365, pp.303−309 (2002)
- Ramachandran G.N., Sasisekharan V. Conformation of polypeptides and proteins //Adv.Protein Chem., v.23, pp. 283−437 (1968)
- Pauling L. The nature of the chemical bond// Ithaca (N.Y.):Cornell Univ. Press (1962)
- Benedetti E. Peptides: Proc.5,h Amer.Symp.//N.Y.:Wiley, pp.257−273 (1977)
- Wiberg K.B., Laidig K.E. Barrier to rotation adjacent to double bonds: the carbon-oxygen barrier in formic acid, methyl formate, acetic acid, and methyl acetate. The origin of ester and amide resonance //JACS, v. 109, pp.5935−5943 (1987)
- Costain C. C, Dowling J.M. Microwave spectrum and molecular structure of formamide //J.Chem. Phys., v.32, pp. 158−165 (1960)
- Hirota E., Sugisaki R., Nielsen C.J., Sorensen G.O. Molecular structure and internal motion of formamide from microwave spectrum //J.Mol.Spectrosc., v.49, pp.251−267 (1974)
- Levitt M., Lifson S. Refinement of protein conformations using macromolecular energy minimization procedure //J.Mol.Biol., v.46,pp.269−279 (1969)
- Carlsen N.R., Radom L., Riggs N.V., Rodwell W.R. Is formamide planar or nonplanar //JACS, v.101, pp.2233−2234 (1979)
- Kolascar A.S., Sarathy K.P. The nonplanat peptide unit. Geometry and nonplanar distortions of the cis-peptide unit//Biopolymers, v.19, pp.1345−1355 (1980)
- Cieplak A.S. Solid-state confromations of linear oligopeptides and aliphatic amides. A model of chiral perturbation of a conjugated system //JACS, v. 107, pp.271 -273 (1985)
- Deisenhofer J., Steigemann .W. Crystallographic refinement of the structure of bovine pancreatic trypsin inhibitor at 1.5 A resolution // Acta crystallogr., v.31B, pp.238−250 (1975)
- Pimentel G.C., McClellan A.L. The hydrogen bond // San Francisco: Freeman (1960)
- Homer R.B., Johnson C.D. The chemistiy of amides //Ed.J.Zabisky.L.:Interscience, pp. 187−243 (1970)
- Гершкович А. А, Кибирев B.K. Синтез пептидов. Реагенты и методы. //Киев Наукова думка (1987)1,1 Синтезы органических препаратов//сб. 1 М. стр. 63−64 (1949)
- Nilsson B.L., Soellner М.В., Raines R.T. Chemical synthesis of proteins // Annual review of biophysics and biomolecular structure, v. 34, pp. 91−118 (2005)
- Valeur E., Bradley M. Amide bond formation: beyond the myth of coupling reagent // Chem. Sc. Rev. v. 38, pp. 606−631 (2009)
- Govdi A.I., Sorokina I.V., Tolstikova T.G., Vasilevsky S.F., Tolstikov G.A. Synthesis and biological activity of novel acetylene betulonic acid derivatives // Chemistry of sustainable development, v. 18, pp. 397−402 (2010)
- Kocienski P.J. Protecting groups // 3rd ed.- Georg Thieme Verlag: New York (2005)
- Joullie M.M., Lassen K.M. Evolution of amide bond formation // Arkivoc, v. 8, pp. 189−250 (2010)
- Monalbetti C.A.G.N., Falque V. Amide bond formation and peptide coupling // Tetrahedron, v. 61, pp. 10 827−10 852 (2005)
- Bordusa F. Proteases in organic synthesis // Chem. Rev., v.102, pp.4817−4868 (2002)
- Самойлова II.А., Давидович Ю. А., Рогожин С. В. Синтез пептидов в водной среде // Биоорганическая химия, № 6, стр. 725−750 (1984)
- Lipmann F. Metabolic generation and utilisation of phosphate bond energy // Adv. Enzymol., v. l, p.99 (1941)
- Meyerhoff O., Green H. Synthetic action of phosphatase I. Equilibria of biological esters// J.Biol.Chem., v. 178, p.655 (1949)
- Carpenter F.H. The free energy change in hydrolytic reactions: the non-ionized compound convention //J. Am. Chem. Soc., v.82, pp.1111−1122 (1960).
- Ulijn R.V., Moore B.D., Janssen A.E.M., and Hailing P.J. A single aqueous reference equilibrium constant for amide synthesis-hydrolysis // J. Chem. Soc. Perkin Trans, v.2, p. 1204 (2002)
- Debye P., Huckel E. The theory of electrolytes. I. Lowering of freezing point and related phenomena. //Phys. Z, v. 24, pp. 185−206 (1923)
- Stokes R.H., Robinson R.A. The application of volume fraction statistics to the calculation of activities of hydrated electrolytes // Trans. Faraday Soc., v.53, pp. 301−304 (1957)
- Ныс П.С., Кольцова E.B., Шелленберг H.H., Савицкая Е. М., Левитов М. М. Физикохимические свойства 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты // Антибиотики, в. 5, стр.391−394 (1976)
- Брунс Б.П., Савицкая Е. М., Шелленберг Н. Н., Либинсон Г. С., Колыгина Т. С., Дружинина Е. Н. Физикохимические свойства 6-аминопенициллановой кислоты кривые титрования и растворимость // Антибиотики, в.7, стр. 440−442 (1962)
- Hilal S.H., Karickhoff S.W., Carreira L.A. Estimation of microscopic, zwitterionic ionization constants, isoelectric point and molecular speciation of organic compounds // Talanta, v.50, p.827 (1999)
- Ulijn R.V., Moore B.D., Janssen A.E.M., and Hailing P.J. A single aqueous reference equilibrium constant for amide synthesis-hydrolysis // J. Chem. Soc. Perkin Trans., v. 2, p. 1204 (2002)
- Дьяченко Е.Д., Козлов JT.B., Антонов В. К. Свободная энергия гидролиза различных амидных связей, образованных а-карбоксильными группа ациламинокислот //Биоорган. Химия, т. З, стр.99−104(1977)
- Jeneks. W. P. Catalysis in Chemistr> and Enzymology// New York, McGraw-Hill (1969)
- G.N. Rolinson, F.R. Batchelor, D. Butterworth, J. Cameron-Wood, M. Cole, G.C. Eustace, M.V. Hart, M. Richards, E.B. Chain, Formation of 6-aminopenicillanic acid from penicillin by enzymatic hydrolysis //Nature, v. l87, pp. 236−237 (1960)
- Huang H.T., English A.R., Seto T.A., Shull G.M., Sobin B.A. Enzymatic hydrolysis of the side chain of penicillins // J. Am. Chem. Soc, v. 82, pp. 3790−3791 (1960)
- Claridge C.A., Gourevitch A., Lein J. Bacterial penicillin amidase//Nature, v.187, pp.237−238 (1960)
- Haldane J.B.S. Enzymes // L.:Longmans (1930)
- Alberty R.A. Relations between biochemical thermodynamics and biochemical kinetics // Biophysical Chemistry, v. 124, pp. 11−17 (2006)