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Estudo da produção de glicose-frutose oxidorredutase por linhagem floculante de Zymomonas mobilis

Wisbeck, Elisabeth January 1995 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101352.pdf: 4250806 bytes, checksum: fcea91ac0f2c8e0311b0e7b059227996 (MD5) Previous issue date: 1995 / Zymomonas mobilis produz ácido glucônico e sorbitol a partir de glicose e frutose em reações catalisadas pelas enzimas glicose-frutose oxidorredutase (GFOR) e gluconolactonase. Neste processo, para a biotransformação dos substratos em produtos, é necessário concentrar suspensões celulares, previamente cultivadas, contendo as enzimas. Isto é normalmente feito por centrifugação. Com a utilização de uma linhagem floculante (Z1-81), a recuperação das células poderia ser realizada pela sedimentação natural dos flocos. Para o estudo do efeito da concentração inicial de substrato sobre a floculação, produção de eranol e atividade de GFOR, foram realizados ensaios com 21 a 210g/L de glicose. Índices de floculação de 76%, conversão de substrato em células de 0,02 e produtividade em etanol de 3,6g/l.h, foram encontrados com 95 e 144g/L de glicose. A atividade específica em GFOR tende a aumentar com o aumento da concentração inicial de sustrato. O aumento da agitação favorece o crescimento celular, no entanto, prejudica o índice de floculação, que vai para 40%. A enzima GFOR da linhagem ZI-81 requer temperatura de 39ºC e pH de 6,4 para alcançar a máxima atividade, apresenta um valor de Km de 324g/L de glicose e frutose e velocidade máxima de 10,4U/g. Foram obtidos, na biotransformação, rendimentos de cerca de 95% do máximo teórico, em um tempo de processo inferior a 12h.
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Efeito do peróxinitrito na atividade das oxidoredutases vasculares

Batschauer, Anna Paula de Borba January 2001 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Farmácia / Made available in DSpace on 2012-10-19T03:32:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:07:31Z : No. of bitstreams: 1 182935.pdf: 5542999 bytes, checksum: 2d570361b04e7f6623421d367aed94e0 (MD5) / O sistema vascular encontra-se constituído por diversas enzimas oxidoredutases dependentes de NAD(P)H, que em situações fisiopatológicas podem gerar o ânion superóxido, um radical livre altamente tóxico aos sistemas biológicos. Este ânion superóxido no sistema vascular apresenta uma alta afinidade pelo óxido nítrico , um mediador da vasodilatação dependente do endotélio, gerado na parede vascular. O produto desta reação é o peroxinitrito, uma espécie reativa, com um grande potencial oxidativo. O presente trabalho avaliou a atividade das oxidoredutases dependentes de NAD(P)H, em artérias ilíacas e carótidas de coelhos, na presença de peroxinitrito. Para confirmar a viabilidade do peroxinitrito foram realizados controles com os subprodutos do peroxinitrito, como nitrato, nitrito e peroxinitrito decaído, nas mesmas concentrações de 0,3 mM e 0,1 mM, não foram observadas diferenças estatísticas entre estes produtos Foi observado um comportamento inibidor no sinal quimiluminescente vinculado a presença de superóxido, determinado por lucigenina. Na presença de NADH não ocorreu inibição estatisticamente significativa do sinal quimiluminescente pelo peroxinitrito nas concentrações estudadas (0,1 mM e 0,3 mM) e foram necessárias concentrações superiores a 0,1 mM de peroxinitrito para inibição efetiva da atividade da oxidoredutase vascular NADPH dependente, indicando que a enzima oxidoredutase vascular seja dependente de NADPH.
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Estudo biológico e biossintético com alvo nas amidas pirrolidínicas de Piper arboreum Aublet (Piperaceae)

Pinto, Rute Alves [UNESP] 02 October 2015 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-02. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:07Z : No. of bitstreams: 1 000857400_20161029.pdf: 742571 bytes, checksum: 487ad640c375e955b44e53a46dcc2619 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-10-31T10:32:36Z: 000857400_20161029.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-10-31T10:33:10Z : No. of bitstreams: 1 000857400.pdf: 3598805 bytes, checksum: edaed29b3d2a17a9e87b4d7c4ad65759 (MD5) / Piper arboreum é conhecida por acumular amidas pirrolidínicas com potente atividade antifúngica, antileishimanicida, inseticida entre outros, sendo, portanto, importantes substâncias alvos para estudos biossintéticos. À partir dos extratos das folhas e frutos desta espécie, foram isoladas três amidas pirrolidínicas e dois precursores fenilpropanoídicos, sendo que piperilina foi utilizada como padrão para os estudos biossintéticos. A proposta biossintética para a formação dessas amidas segue uma biossíntese mista, que deriva da via do chiquimato e via do acetato. Unidades C6-C3, condensam-se com malonil-CoA e a ornitina para a produção destes metabólitos. Os estudos biossintéticos foram iniciados com a incorporação de CH313CO2Na em folhas de P. arboreum. Este experimento teve como objetivo estabelecer a biossíntese da extensão final da cadeia lateral das amidas pirrolidínicas em relação ao derivado fenilpropanoídico. A análise por espectrometria de massas confirmou a incorporação do isótopo 13C na piperilina, indicando que a extensão da cadeia ocorre via acetato. Para verificar se a formação do grupo metilenodioxílico ocorre antes ou depois da formação da porção amídica, foram sintetizados os precursores fenilpropanoídicos: o ácido ferúlico e o 3',4'-metilenodioxicinâmico, bem como seus análogos marcados com isótopos estáveis: o ácido[1-OD, 2-D]-ferúlico e o ácido[1-OD, 2-D]- 3',4'- metilenodioxicinâmico. Os precursores sintetizados marcados com deutério foram incorporados, separadamente, na fração enzimática solúvel, juntamente com os precursores L-ornitina, e ácido malônico. Os produtos formados foram monitorados por CLAE-DAD utilizando-se a piperilina como padrão. A formação do produto foi identificado por CLAE-DAD. A análise do extrato protéico das folhas e frutos em gel poliacrilamida permitiu atribuir as bandas mais expressivas as... / Piper arboreum is known to accumulate amides with potential antitumoral, antimicrobial, antifungal, antileishmanial and insecticidal activities, being targeted compounds for biosynthetic studies. From leaves and fruits extracts, three pyrrolidinic amides and two phenylpropanoids precursors were isolated and the piperilina amide was used as standard for biosynthetic studies. The biosynthetic proposal for piperiline precusors formation follows a mixed biosynthesis, which is derived from the shikimate and acetato are which C6-C3 units which condense with malonyl-CoA and ornithine for the production of the amides. The biosyntetic studies were initiated with the incorporation of CH313CO2Na in leaves of P. arboreum. Analysis by mass spectrometry confirmed incorporation of 13C isotope indicating that extention chain of piperilina is product via acetate. To determine formation of the methylenedioxy group occurs before or after the amide portion, were if the synthesized phenylpropanoids precursors ferulic acid and 3',4'-methylenedioxycynamic acid as well the same compounds labeled with stable isotopes: [1-OD, 2-D]-ferulic acid and [1-OD, 2-D]- 3',4'-methylenedioxycynamic acid. The synthetized labeled precursors were incorpored into the soluble fraction of the enzymatic extraction, together with precursors L-ornithine and malonic acid. The products were analyzed by liquid chromatography and mass espectrometry using piperline amide as standard. Analysis of the protein extract from de leaves and fruits using 1D polyacrylamide gel allowed to assing the most significant bands: the RuBisCo (55 - 14 kDa), PAL (77- 83 kDa) and PKS (45 - 30 kDa) enzimes. The piperiline amide isolated from P. arboreum were submetted to inativation assay of the enzyme tyrosinase and showed powerful in vitro activity. The etanolic extracts from leaves from P. arboreum showed important antifungal, anti-inflammatory and inseticidal...
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Estudo biológico e biossintético com alvo nas amidas pirrolidínicas de Piper arboreum Aublet (Piperaceae) /

Pinto, Rute Alves. January 2015 (has links)
Orientador: Maysa Furlan / Banca: Nivaldo Boralle / Banca: Hosana Maria Debonsi / Banca: Marcos Pivatto / Banca: Alaide de Sá Barreto / Resumo: Piper arboreum é conhecida por acumular amidas pirrolidínicas com potente atividade antifúngica, antileishimanicida, inseticida entre outros, sendo, portanto, importantes substâncias alvos para estudos biossintéticos. À partir dos extratos das folhas e frutos desta espécie, foram isoladas três amidas pirrolidínicas e dois precursores fenilpropanoídicos, sendo que piperilina foi utilizada como padrão para os estudos biossintéticos. A proposta biossintética para a formação dessas amidas segue uma biossíntese mista, que deriva da via do chiquimato e via do acetato. Unidades C6-C3, condensam-se com malonil-CoA e a ornitina para a produção destes metabólitos. Os estudos biossintéticos foram iniciados com a incorporação de CH313CO2Na em folhas de P. arboreum. Este experimento teve como objetivo estabelecer a biossíntese da extensão final da cadeia lateral das amidas pirrolidínicas em relação ao derivado fenilpropanoídico. A análise por espectrometria de massas confirmou a incorporação do isótopo 13C na piperilina, indicando que a extensão da cadeia ocorre via acetato. Para verificar se a formação do grupo metilenodioxílico ocorre antes ou depois da formação da porção amídica, foram sintetizados os precursores fenilpropanoídicos: o ácido ferúlico e o 3',4'-metilenodioxicinâmico, bem como seus análogos marcados com isótopos estáveis: o ácido[1-OD, 2-D]-ferúlico e o ácido[1-OD, 2-D]- 3',4'- metilenodioxicinâmico. Os precursores sintetizados marcados com deutério foram incorporados, separadamente, na fração enzimática solúvel, juntamente com os precursores L-ornitina, e ácido malônico. Os produtos formados foram monitorados por CLAE-DAD utilizando-se a piperilina como padrão. A formação do produto foi identificado por CLAE-DAD. A análise do extrato protéico das folhas e frutos em gel poliacrilamida permitiu atribuir as bandas mais expressivas as... / Abstract: Piper arboreum is known to accumulate amides with potential antitumoral, antimicrobial, antifungal, antileishmanial and insecticidal activities, being targeted compounds for biosynthetic studies. From leaves and fruits extracts, three pyrrolidinic amides and two phenylpropanoids precursors were isolated and the piperilina amide was used as standard for biosynthetic studies. The biosynthetic proposal for piperiline precusors formation follows a mixed biosynthesis, which is derived from the shikimate and acetato are which C6-C3 units which condense with malonyl-CoA and ornithine for the production of the amides. The biosyntetic studies were initiated with the incorporation of CH313CO2Na in leaves of P. arboreum. Analysis by mass spectrometry confirmed incorporation of 13C isotope indicating that extention chain of piperilina is product via acetate. To determine formation of the methylenedioxy group occurs before or after the amide portion, were if the synthesized phenylpropanoids precursors ferulic acid and 3',4'-methylenedioxycynamic acid as well the same compounds labeled with stable isotopes: [1-OD, 2-D]-ferulic acid and [1-OD, 2-D]- 3',4'-methylenedioxycynamic acid. The synthetized labeled precursors were incorpored into the soluble fraction of the enzymatic extraction, together with precursors L-ornithine and malonic acid. The products were analyzed by liquid chromatography and mass espectrometry using piperline amide as standard. Analysis of the protein extract from de leaves and fruits using 1D polyacrylamide gel allowed to assing the most significant bands: the RuBisCo (55 - 14 kDa), PAL (77- 83 kDa) and PKS (45 - 30 kDa) enzimes. The piperiline amide isolated from P. arboreum were submetted to inativation assay of the enzyme tyrosinase and showed powerful in vitro activity. The etanolic extracts from leaves from P. arboreum showed important antifungal, anti-inflammatory and inseticidal... / Doutor
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Presença e atividade da proteína quiescina sulfidril oxidase no soro fetal e neonatal / João Vitor Pelizzari ; coordenador, Waldemiro Gremski ; orientadora, Lia Sumie Nakao

Pelizzari, João Vitor January 2005 (has links)
Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / A produção de espécies reativas, particularmente de oxigênio e nitrogênio, durante o desenvolvimento embrionário e fetal tem sido bastante demonstrada nos últimos anos. Dentre essas espécies, destacam-se o ânion radical superóxido, o peróxido de hidrogêni
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Characterization of NAD(P)H dehydrogenases from neurospora mitochondria

Melo, Ana Margarida Nunes Portugal Carvalho January 2001 (has links)
No description available.
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Enzimas oxidorredutases produzidas por fungos filamentosos / Oxidoreductase enzymes from filamentous fungi.

Garcia, Fabio de Souza 13 June 2018 (has links)
Por sua capacidade de produzir e secretar uma mistura de enzimas durante seu crescimento em material lignocelulósico os fungos filamentosos são reconhecidos como importantes organismos no processo de degradação de biomassa. Porém, o processo demonstra-se limitado, uma vez que o polímero de lignina dificulta o acesso das enzimas celulolíticas a estrutura da celulose. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi identificar fungos filamentosos capazes de produzir enzimas oxidorredutases e avaliar sua utilização em complemento a enzimas celulases de Trichoderma reesei no processo de sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar. Cepas de fungos foram avaliadas quanto a sua capacidade em degradar compostos modelo de lignina, permitindo a seleção e identificação do fungo Pestalotiopsis sp., um ascomiceto com grande importância em biotecnologia. O fungo foi avaliado quanto a sua capacidade de produzir enzimas oxidorredutases e celulases. Os resultados mostraram uma maior atividade da enzima lacase (7,18 U/mg ao 6° dia de cultivo) em relação as outras enzimas estudadas. Os sobrenadantes de T. reesei e Pestalotiopsis sp. foram concentrados 5x e utilizados no ensaio final de sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar. O coquetel enzimático produzido a partir da mistura do sobrenadante de T. reesei como o sobrenadante de Pestalotiopsis sp. produziu maior quantidade de açúcares redutores, gerando 15,52 g/L contra 12,29 g/L da amostra controle após 24 horas. Além disso, foi avaliada a atividade enzimática durante o processo de sacarificação. Constatou-se que no coquetel enzimático ocorre um aumento na atividade de celulases em relação ao controle durante as primeiras 6 horas de reação, podendo estar relacionado a despolimerização da lignina pelas enzimas oxidorredutases. Concluiu-se que para a produção de coquetéis enzimáticos mais eficientes para a degradação da biomassa vegetal, podem ser combinados diferentes grupos de enzimas provenientes de diferentes fungos. Assim, são necessários mais estudos acerca do papel de diferentes enzimas durante o processo e a identificação de novos microrganismos e seus perfis de secreção. / Due to its capacity to produce and secrete a mixture of enzymes during its growth in lignocellulosic material the filamentous fungi are recognized as important organisms in the process of degradation of biomass. However, the process is shown to be limited, since the lignin polymer hinders the access of cellulolytic enzymes to the cellulose structure. In this context, the objective of the present study was to identify filamentous fungi capable of producing oxidoreductase enzymes and to evaluate its use in complement to the enzymes cellulases of Trichoderma reesei in the saccharification process of sugarcane bagasse. Fungi strains were evaluated for their ability to degrade lignin model compounds, allowing the selection and identification of the fungus Pestalotiopsis sp., an ascomycete with great importance in biotechnology. The fungus was evaluated for its ability to produce oxidoreductase enzymes and cellulases. The results showed a higher activity of the enzyme laccase (7.18 U / mg) at the 6th day of culture in relation to the other enzymes studied. Supernatants of T. reesei and Pestalotiopsis sp., were concentrated 5x and used in the final saccharification test of sugarcane bagasse. The enzymatic cocktail produced from the mixture of T. reesei and Pestalotiopsis sp. supernatants produced a higher amount of reducing sugars, generating 15.52 g / L against 12.29 g / L of the control sample after 24 hours. In addition, the enzymatic activity during the saccharification process was evaluated. It was observed that in the enzymatic cocktail there is an increase in cellulase activity in relation to the control during the first 6 hours of reaction, and may be related to depolymerization of lignin by oxidoreductases enzymes. It was concluded that for the production of more efficient enzymatic cocktails for the degradation of the vegetal biomass, different groups of enzymes from different fungi can be combined. Thus, further studies are needed on the role of different enzymes during the process and the identification of new microorganisms and their secretion profiles.
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Avanços e desafios na biocatálise dos compostos orgânicos de silício / Advances and challenges in biocatalysis of organosilicon compounds

Souza, Dayvson José Palmeira de 07 November 2014 (has links)
Aliando reações enzimáticas a compostos orgânicos de silício, objetivou-se explorar o potencial destes substratos em reações biocatalisadas. A intenção era ampliar o escopo de substratos e desbravar novas transformações. Inicialmente foram abordados os trabalhos relativos ao uso de hidrolases em reações envolvendo organossilanos, cujo uso de lipases foi o foco da nossa contribuição. Nela, a resolução cinética enzimática (RCE) de alcoóis quirais benzílicos contendo silício e outros heteroátomos (fósforo e estanho) foi explorada e transesterificações enantiosseletivas eficientes foram alcançadas, em que tanto os produtos acetilados e os alcoóis remanescentes foram obtidos em excelentes excessos enantioméricos (e.e. >99% em todos os casos). Considerações sobre a relação estrutura/atividade das reações catalisadas por lipase foram feitas, e foi possível perceber que os compostos contendo silício reagiram mais rapidamente que aqueles contedo fósforo e estanho. Em seguida, numa extensão natural da RCE, buscou-se realizar a resolução cinética dinâmica (RCD). Diversos experimentos de RCD foram realizados utilizando lipase e dois tipos de catalisadores de racemização diferentes: complexos de rutênio e uma resina de troca catiônica. Embora tenham sido encontrados indícios de que a racemização utilizando os catalisadores de rutênio estava acontecendo no meio reacional, a inativação do catalisador durante o processo foi uma dificuldade que, nos estudos realizados, não foi possível contornar. Foi então que uma resina de troca catiônica foi utilizada como alternativa de racemização, e dependendo do substrato utilizado foi possível realizar eficientes RCDs (rendimento até 93% e e.e. até 96%) através de uma esterificação enzimática empregando um acilante de cadeia longa. O último trabalho empregando hidrolases foi na acilação de silanóis. A partir dos resultados interessantes envolvendo a acilação de um silanol arílico (conversão de 75% para o acetoxissilano derivado usando a CAL-B), tentou-se acilar um silanol benzílico racêmico e, embora o substrato tenha sido acetilado enzimaticamente (conversão de até 47% para o acetoxissilano derivado nas condições estudadas), a reação se deu sem enantiosseletividade. Nas reações envolvendo oxidorredutases, tanto mono-oxigenases quanto enzimas provenientes da bactéria Arthrobacter sp., foram empregadas como biocatalisadores. Na tentativa de se realizar a oxidação da ligação C-Si utilizando BVMOs (Baeyer-Villiger mono-oxigenases), foi possível concluir que a instabilidade dos silanos e alcoxissilanos nas reações em meio aquoso poderia configurar um entrave no desenvolvimento da metodologia. Por outro lado, evidências de oxidação enzimática da ligação Si-H foram observadas em dois substratos arílicos, que podem servir de direcionamento para futuros projetos envolvendo este tema. Por fim, células íntegras da bactéria Arthrobacter sp. foram utilizadas em reações de desracemização aeróbica (R)-seletiva de alcoóis e redução anaeróbica (S)-seletiva de cetonas, ambas utilizando substratos contendo silício, fósforo, estanho e boro. Transformações com elevada enantiosseletividade foram encontradas, provando a versatilidade da Arthrobacter sp. em mediar reações enantiocomplementares. / By combining both enzymatic reactions and organosilicon compounds, we aimed to explore the potential of these substrates in biocatalytic reactions. The main goal was to expand the scope of substrates and breakthrough new transformations. Initially the study was based on the use of hydrolases in reactions involving organosilanes, in which lipases were the focus of our contribution. Thus, enzymatic kinetic resolution (EKR) of chiral benzylic alcohols containing silicon and other heteroatoms (phosphorus and tin) was explored and efficient enantioselective transesterifications were achieved, in which both acetylated products and remaining alcohols were obtained in excellent enantiomeric excesses (e.e. > 99% in all cases). Considerations about the structure/activity relationship of lipase-catalyzed reactions were done, and it was found out that silicon-containing compounds can react faster than those phosphorus- or tin-containing analogues. Then, an extension of EKR was the dynamic kinetic resolution (DKR). Several experiments were performed using lipase and different racemization catalysts: ruthenium complexes and a cation exchange resin. Although racemization by ruthenium catalysts have been found, in our studies inactivation of the catalyst during the process was a problem that was not possible to be solved. A cation exchange resin was used in racemization, and depending on the substrate it was possible to perform efficient DKRs (yield up to 93% and e.e. up to 96%) via an enzymatic esterification using an acylating agent with long chain. Another work with hydrolases was the enzymatic acylation of silanols. From the interesting results involving the acylation of an aryl-silanol (75% conversion to the acetoxy-silane derivative, by CAL-B), the acylation of a racemic benzyl-silanol was performed and although the substrate has been successfuly acetylated by a series of lipases (up to 47% conversion to the acetoxy-silane derivative under the conditions studied), the reaction occurred without any enantioselectivity. In reactions involving oxidoreductases, both mono-oxygenases and enzymes from the bacterium Arthrobacter sp., were used as biocatalysts. In an attempt to carry out the oxidation of the C-Si bond using BVMOs, it was found out that the instability of the substrates in aqueous media could set an obstacle in the development of the methodology. Moreover, evidence of enzymatic oxidation of Si-H bond were observed for two aryl substrates, which can serve as guidance for future projects involving the topic. Finally, whole cells of the bacterium Arthrobacter sp. were used for (R)- selective deracemization of alcohols and (S)-selective reduction of ketones, both using silicon-, phosphorus-, tin- and boron-containing substrates. Transformations with high enantioselectivity were achieved, showing the versatility of Arthrobacter sp. in mediating enantiocomplementary reactions.
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Biocatálise aplicada à síntese de núcleos β-hidroxi-1,2,3-triazólicos e síntese multienzimática do alcaloide diidropinidina / Biocatalysis applied to the synthesis of β-hydroxy-1,2,3-triazole nucleus and multi-enzymatic synthesis of the alkaloid dihydropinidine.

Silva, Natália Alvarenga da 12 May 2017 (has links)
O capítulo 1 descreve o estudo da biorredução do grupo carbonílico de cetoazidas e β-ceto-1,2,3-triazois para a produção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente puros ou enriquecidos. Cinco linhagens de fungos de origem marinha foram avaliadas para a redução da 2-azido-1-feniletanona 1 e duas linhagens, A. sydowii CBMAI 935 e M. racemosus CBMAI 847, foram selecionadas também para a biorredução das 2-azido-1-feniletanonas 2-4 para a produção dos (R)- e (S)-2-azido-1-feniletanois 2a-4a. Os azidoálcoois enantiomericamente enriquecidos obtidos 1a-4a das reações biocatalíticas foram empregados como material de partida para a síntese dos β-hidroxi-1,2,3-triazois 7a-10a enantiomericamente enriquecidos através da click reaction entre a azida terminal e o alcino, fenilacetileno. Uma segunda abordagem para a obtenção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente enriquecidos foi o estudo da biorredução de β-ceto-1,2,3-triazois, que são cetonas contendo dois substituintes volumosos. Uma triagem inicial para a biorredução do β-ceto-1,2,3-triazol 7 foi realizada com seis linhagens de fungos de origem marinha, na qual a linhagem do fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi selecionada para estudos de otimização da reação biocatalítica. Estudos com variação do meio reacional, utilização de co-solvente e efeito do pH mostraram que as condições ótimas de reação foram utilizando-se tampão fosfato (Na2HPO4/KH2PO4, 0,07 M) em pH 5 e metanol 5% (v/v) como co-solvente. O fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi empregado na biorredução dos β-ceto-1,2,3-triazois 8-12 com excelentes resultados de rendimento e seletividade para a produção dos (S)-β-hidroxi-1,2,3-triazois 8a-12a. O Capítulo 2 apresenta a síntese multienzimática da diidropinidina, um alcaloide de origem natural. A nonano-2,6-diona utilizada como material de partida foi obtida através da descarboxilação do dicetoéster, 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila. Estudos para a otimização tanto da síntese do dicetoéster quanto da etapa de descarboxilação foram realizados. Condições ótimas de produção do 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila foram obtidas através da reação da but-3-em-2-ona com o 3-oxo-hexanoato de metila catalisada por CeCl3/NaI. A descarboxilação do dicetoéster foi avaliada através do método de Krapcho empregando-se sais de cloro e água em altas temperaturas, entretanto, a elevada formação de subprodutos estimulou a busca por uma diferente metodologia para a obtenção da nonano-2,6-diona. Foram avaliadas diferentes lipases e esterases para a hidrólise enzimática do dicetoéster seguida por descarboxilação por HCl, na qual a esterase de fígado de porco foi selecionada e promoveu a hidrólise de até 1,6 M de dicetoéster para a produção da nonano-2,6-diona. Diferentes transaminases (TAs) foram estudadas para a aminação redutiva assimétrica da nonano-2,6-diona e duas linhagens foram selecionadas para a produção da (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina, as TAs de Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus, respectivamente empregando-se isopropilamina como amino doador. As (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina foram avaliadas pela redução assimétrica para a síntese da diidropinidina por imina redutases (IREDs) e duas linhagens foram selecionadas, a IRED de Mesorhizobium sp. e Norcardiopsis alba, respectivamente. TAs e IREDs foram acopladas em um sistema one-pot multienzimático utilizando como material de partida a nonano2,6-diona (100 mM) para a obtenção dos isômeros cis da diidropinidina com excelentes excessos diastereoisoméricos. / The Chapter 1 describes the bioreduction of the carbonyl group of ketoazides and β-keto-1,2,3-triazoles to produce enantiomerically pure or enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles. Five marine-derived fungi strains were screened to perform the reduction of 2-azido-1-phenylethanone 1. The strains from A.sydowii CBMAI 935 and M. racemosus CBMAI 847 were selected for the bioreduction of the 2-azido-1-phenylethanones 2-4 to yield the (R)- and (S)-2-azido-1-phenylethanols 2a-4a. The enantiomerically enriched azidoalcohols 1a-4a obtained from biocatalytical reactions were used as starting materials for the synthesis of enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles 7a-10a through the click reaction between the terminal azide and phenylacetylene. A second approach for obtaining enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles was the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles, which are ketones with two bulky substituents. The screening for the bioreduction of the β-keto-1,2,3-triazol 7 was performed with six marine-derived fungi strains and P. citrinum CBMAI 1186 was selected for the optimization studies for the biocatalytic reduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12.Studies about the composition of reaction medium, use of cosolvent and pH effect showed that the optimal conditions was in phosphate buffer (Na2HPO4/KH2PO4, 0.07 M) at pH 5 and methanol 5% (v/v) as cosolvent. P. citrinum CBMAI 1186 was applied to the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12 and good yields and selectivities were obtained for the (S)-β-hydroxy-1,2,3-triazoles 8a-12a. The Chapter 2 describes the multienzymatic synthesis of dihydropinidine, a natural alkaloid. The nonane-2,6-dione used as starting material was obtained through the reduction of the diketoester, methyl butyryl-5-oxohexanoate, and the optimization studies for both diketoester synthesis and decarboxylation reaction were performed. Optimal conditions for the synthesis of methyl butyryl-5-oxohexanoate were obtained by the reaction between but-3-en-2-one and 3-oxohexanoate catalyzed by CeCl3/NaI. The diketoester decarboxylation step was evaluated by the Krapcho method using chlorine and water at high temperatures. However, because of the production of side products by this method, a different procedure for the synthesis of nonane-2,6-dione was studied. Different enzymes (lipases and esterases) were evaluated for the diketoester hydrolysis followed by decarboxylation by HCl. The porcine liver esterase was selected to promote the diketoester hydrolysis up to 1.6 M, yielding nonane-2,6-dione. Different transaminases (TAs) were applied to the asymmetric reductive amination of the nonane-2,6-dione and TAs from Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus were selected for the production of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine, respectively, using isopropylamine as the amine donor. The asymmetric reduction of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine by imine reductases (IREDs) was evaluated and the IREDs from Mesorhizobium sp. and Norcardiopsis alba were selected. TAs and IREDs were coupled in multienzymatic one-pot system using nonane-2,6-dione (100 mM) as starting material for the syntheses of cis isomers of dihydropinidine in excellent diastereoisomeric excess.
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Avanços e desafios na biocatálise dos compostos orgânicos de silício / Advances and challenges in biocatalysis of organosilicon compounds

Dayvson José Palmeira de Souza 07 November 2014 (has links)
Aliando reações enzimáticas a compostos orgânicos de silício, objetivou-se explorar o potencial destes substratos em reações biocatalisadas. A intenção era ampliar o escopo de substratos e desbravar novas transformações. Inicialmente foram abordados os trabalhos relativos ao uso de hidrolases em reações envolvendo organossilanos, cujo uso de lipases foi o foco da nossa contribuição. Nela, a resolução cinética enzimática (RCE) de alcoóis quirais benzílicos contendo silício e outros heteroátomos (fósforo e estanho) foi explorada e transesterificações enantiosseletivas eficientes foram alcançadas, em que tanto os produtos acetilados e os alcoóis remanescentes foram obtidos em excelentes excessos enantioméricos (e.e. >99% em todos os casos). Considerações sobre a relação estrutura/atividade das reações catalisadas por lipase foram feitas, e foi possível perceber que os compostos contendo silício reagiram mais rapidamente que aqueles contedo fósforo e estanho. Em seguida, numa extensão natural da RCE, buscou-se realizar a resolução cinética dinâmica (RCD). Diversos experimentos de RCD foram realizados utilizando lipase e dois tipos de catalisadores de racemização diferentes: complexos de rutênio e uma resina de troca catiônica. Embora tenham sido encontrados indícios de que a racemização utilizando os catalisadores de rutênio estava acontecendo no meio reacional, a inativação do catalisador durante o processo foi uma dificuldade que, nos estudos realizados, não foi possível contornar. Foi então que uma resina de troca catiônica foi utilizada como alternativa de racemização, e dependendo do substrato utilizado foi possível realizar eficientes RCDs (rendimento até 93% e e.e. até 96%) através de uma esterificação enzimática empregando um acilante de cadeia longa. O último trabalho empregando hidrolases foi na acilação de silanóis. A partir dos resultados interessantes envolvendo a acilação de um silanol arílico (conversão de 75% para o acetoxissilano derivado usando a CAL-B), tentou-se acilar um silanol benzílico racêmico e, embora o substrato tenha sido acetilado enzimaticamente (conversão de até 47% para o acetoxissilano derivado nas condições estudadas), a reação se deu sem enantiosseletividade. Nas reações envolvendo oxidorredutases, tanto mono-oxigenases quanto enzimas provenientes da bactéria Arthrobacter sp., foram empregadas como biocatalisadores. Na tentativa de se realizar a oxidação da ligação C-Si utilizando BVMOs (Baeyer-Villiger mono-oxigenases), foi possível concluir que a instabilidade dos silanos e alcoxissilanos nas reações em meio aquoso poderia configurar um entrave no desenvolvimento da metodologia. Por outro lado, evidências de oxidação enzimática da ligação Si-H foram observadas em dois substratos arílicos, que podem servir de direcionamento para futuros projetos envolvendo este tema. Por fim, células íntegras da bactéria Arthrobacter sp. foram utilizadas em reações de desracemização aeróbica (R)-seletiva de alcoóis e redução anaeróbica (S)-seletiva de cetonas, ambas utilizando substratos contendo silício, fósforo, estanho e boro. Transformações com elevada enantiosseletividade foram encontradas, provando a versatilidade da Arthrobacter sp. em mediar reações enantiocomplementares. / By combining both enzymatic reactions and organosilicon compounds, we aimed to explore the potential of these substrates in biocatalytic reactions. The main goal was to expand the scope of substrates and breakthrough new transformations. Initially the study was based on the use of hydrolases in reactions involving organosilanes, in which lipases were the focus of our contribution. Thus, enzymatic kinetic resolution (EKR) of chiral benzylic alcohols containing silicon and other heteroatoms (phosphorus and tin) was explored and efficient enantioselective transesterifications were achieved, in which both acetylated products and remaining alcohols were obtained in excellent enantiomeric excesses (e.e. > 99% in all cases). Considerations about the structure/activity relationship of lipase-catalyzed reactions were done, and it was found out that silicon-containing compounds can react faster than those phosphorus- or tin-containing analogues. Then, an extension of EKR was the dynamic kinetic resolution (DKR). Several experiments were performed using lipase and different racemization catalysts: ruthenium complexes and a cation exchange resin. Although racemization by ruthenium catalysts have been found, in our studies inactivation of the catalyst during the process was a problem that was not possible to be solved. A cation exchange resin was used in racemization, and depending on the substrate it was possible to perform efficient DKRs (yield up to 93% and e.e. up to 96%) via an enzymatic esterification using an acylating agent with long chain. Another work with hydrolases was the enzymatic acylation of silanols. From the interesting results involving the acylation of an aryl-silanol (75% conversion to the acetoxy-silane derivative, by CAL-B), the acylation of a racemic benzyl-silanol was performed and although the substrate has been successfuly acetylated by a series of lipases (up to 47% conversion to the acetoxy-silane derivative under the conditions studied), the reaction occurred without any enantioselectivity. In reactions involving oxidoreductases, both mono-oxygenases and enzymes from the bacterium Arthrobacter sp., were used as biocatalysts. In an attempt to carry out the oxidation of the C-Si bond using BVMOs, it was found out that the instability of the substrates in aqueous media could set an obstacle in the development of the methodology. Moreover, evidence of enzymatic oxidation of Si-H bond were observed for two aryl substrates, which can serve as guidance for future projects involving the topic. Finally, whole cells of the bacterium Arthrobacter sp. were used for (R)- selective deracemization of alcohols and (S)-selective reduction of ketones, both using silicon-, phosphorus-, tin- and boron-containing substrates. Transformations with high enantioselectivity were achieved, showing the versatility of Arthrobacter sp. in mediating enantiocomplementary reactions.

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