Use of Chiral Separations for the Determination of Enzyme Enantioselectivity

Abstract

Use of Chiral Separations for the Determination of Enzyme Enantioselectivity Jiří Břicháč Enantioselectivity is the ability of chiral environment to distinguish between two enantiomers. Enantioselective enzyme prefers one enantiomer as a substrate or preferentially forms one enantiomer over the other in an enzymatic reaction. Enantioselective enzymes are very useful biocatalyzators allowing cheap preparation of optically pure chemicals. In this work, we determined enantioselectivity of novel microbial epoxide hydrolases. Enantiopure epoxides prepared by an enzyme kinetic resolution of racemates can serve as valuable building blocks in an organic synthesis. In order to measure the enantioselectivity, we developed methods for analyses of various chiral epoxides using a chiral GC on cyclodextrine-based stationary phases. We showed, that epoxide hydrolase from Aspergillus niger M200 reacts with tert-butyl glycidyl ether in enantioselective manner.1 In the second part of this thesis, we elucidated the basis of enantioselective oxidation of trans-4-hydroxy-2-nonenal (HNE) by brain mitochondria.2 HNE is a cytotoxic product of lipid peroxidation involved in numerous diseases, including Alzheimer's disease. Here, we described enzyme kinetics of HNE enantiomers detoxification to trans-4- hydroxy-2-nonenoic acid...

Využití chirálních separací pro stanovení enantioselektivity enzymů Jiří Břicháč Enantioselektivita je schopnost chirálního prostředí rozlišit mezi dvěma enantiomery. Enantioselektivní enzym preferuje jeden z enantiomerů jako substrát nebo přednostně vytváří jeden z enantiomerů jako produkt. Enantioselektivní enzymy jsou užitečné biokatalyzátory, umožňující levnou přípravu opticky čistých chemikálií. V této práci byla stanovena enantioselektivita nových mikrobiálních epoxid hydroláz. Chirálně čisté epoxidy mohou být připraveny kinetickým rozlišením pomocí enantioselektivních epoxid hydroláz a mohou sloužit jako cenné stavební bloky při organické syntéze. Pro měření enantioselektivity byly vyvinuty metody pro analýzu různých chirálních epoxidů s využitím chirální GC na cyklodextrinových stacionárních fázích. Bylo prokázáno, že epoxid hydroláza produkovaná kmenem Aspergillus niger M200 enantioselektivně hydrolyzuje tert-butyl glycidyl ether.1 V druhé části této disertační práce byla studována podstata enantioselektivní oxidace trans-4-hydroxy-2-nonenalu (HNE) v mitochondrii z krysího mozku.2 HNE je cytotoxický produkt lipidové peroxidace který doprovází různorodé choroby včetně Alzheimerovy choroby. V této práci je popsaná enzymová kinetika detoxifikace HNE enantiomerů na trans-4-hydroxy-2-nonenovou kyselinu...