Simultaneous identification of reaction and inactivation kinetics of an enzyme‐catalyzed carboligation
Simultaneous identification of reaction and inactivation kinetics of an enzyme‐catalyzed carboligation
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同时鉴定酶催化碳化反应的反应和失活动力学
DOI：
10.1002/btpr.2656
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发表时间：
2018
影响因子：
2.9
通讯作者：
Spiess AC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leipnitz M. Schöpping M;Spiess AC
依赖于硫胺素二磷酸(ThDP)的酶催化广泛的反应，具有良好的对映选择性。在这些反应中，醛的碳化反应特别令人感兴趣，因为手性羟基酮是制药工业中有价值的基石。然而，底物，例如苯甲醛，灭活生物催化剂，例如来自荧光假单胞菌的依赖于ThDP的苯甲醛裂解酶(PfBAL)。由于目前用于碳化和同时失活的机理动力学模型很少，我们采用基于模型的实验分析，直接从过程曲线定量地确定了苯甲醛自碳化生成PfBAL催化产物(R)-安息香的反应动力学和失活。对几种失活模型的区分表明苯甲醛的底物依赖失活是显著的。敏感性分析和最优试验设计显著提高了参数精度，相对标准偏差在4%到26%之间，同时保持必要的13个试验次数适中。开发的机理动力学模型将能够执行基于模型的过程优化，以绕过底物依赖的酶失活。2018年美国化学工程师学会生物技术。Prog.，2018-2018美国化学工程师学会生物技术。计划，34：1081-1092,2018
Thiamine diphosphate (ThDP)‐dependent enzymes catalyze a broad range of reactions with excellent enantioselectivity. Among these reactions, carboligations of aldehydes are of particular interest since the products, chiral hydroxy ketones, are valuable building blocks in the pharmaceutical industry. However, the substrates, for example, benzaldehyde, inactivate the biocatalysts, for example the ThDP‐dependent benzaldehyde lyase fromPseudomonas fluorescens(PfBAL). Because only few mechanistic kinetic models for carboligation and simultaneous inactivation are available today, we quantitatively determined the reaction kinetics and inactivation of the self‐carboligation of benzaldehyde yielding the product (R)‐benzoin catalyzed byPfBAL directly from progress curves using model‐based experimental analysis. Discrimination of several inactivation models identified the substrate‐dependent inactivation by benzaldehyde to be significant. Sensitivity analysis and optimal experimental design improved parameter precision significantly, to between 4 and 26% relative standard deviation while maintaining the necessary number of 13 experiments moderate. The developed mechanistic kinetic model will enable to perform a model‐based process optimization to circumvent the substrate‐dependent enzyme inactivation. © 2018 American Institute of Chemical EngineersBiotechnol. Prog., 2018 © 2018 American Institute of Chemical EngineersBiotechnol. Prog., 34:1081–1092, 2018
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