Термодинамические и кинетические особенности ацилирования аминосоединений в водной среде, катализируемого пенициллинацилазой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.15, кандидат химических наук Ушаков, Геннадий Александрович

• Ушаков, Геннадий Александрович
• кандидат химических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат химических наук Ушаков, Геннадий Александрович

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.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

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 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

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.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Термодинамические и кинетические особенности ацилирования аминосоединений в водной среде, катализируемого пенициллинацилазой»

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 регио- и 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 Pénicillium 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 Escherichia -периплазматический гетеродимер, состоящий из а- и ß- 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 oö~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 70x50x55 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 ßl. 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 19 ^п л 1 модифицирует ПА из Escherichia / ' /, B.megaterium /" /, P.rettgeri I I vi был сделан вывод о том, что реакции, катализируемые ПА, протекают через

1Ä образование ацилферментного комплекса / /. Позднее было найдено, что именно N-концевой Ser ß-цепи является нуклеофилом активного центра ПА: замена Ser ßl 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 ßl ПА нет оснований, поэтому предполагают, что нуклеофильность гидроксила Ser ßl 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 депротонирования -ОН 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.

Заключение диссертации по теме «Катализ», Ушаков, Геннадий Александрович

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 диссертационного исследования кандидат химических наук Ушаков, Геннадий Александрович, 2012 год

1. 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

2. R.A. Sheldon, Green Chemistry, 2007, 9, 1273-1284

3. 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)

4. Кочеткова Е.Ф., Бартошевич Ю.Э. и Романова Н.Б. Биосинтез пенициллинацилаз// Антибиотики мед. биотехнол., в.31(10), стр.729-740 (1986)

5. Virden R. Structure, processing and catalytic action of penicillin acylase// Biotechnol. Gen. Eng. Rev., v.8, pp. 189-218 (1990)

6. Abraham E.P., Chain E. An enzyme from bacteria able to destroy penicillin//Nature, v.46, pp.837-8371940)

7. 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)

8. 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)

9. Sizmann D., Keilmann C. and Bock A. Primary structure requirements for the maturation in vivo of penicillin acylase from E.coli ATCC 11105// Eur. J. Biochem., v. 192, pp. 143-151 (1990)

10. 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)

11. 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)

12. 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)

13. 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)

14. 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 14945// FEMS Microbiol. Lett., v. 125, pp.287-292 (1995)

15. 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)

16. Szentirmai A. Production of penicillin acylase//Appl. Microbiol., v.12, pp.185-187 (1963)

17. 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)

18. 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)

19. 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)

20. 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)

21. 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)

22. 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)

23. 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. 24476-24486

24. 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)

25. 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)

26. Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа// Москва, изд-во "Высшая школа" (1977)

27. 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)

28. 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)

29. 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)

30. 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)

31. 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)

32. 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)

33. Cole М. Properties of the penicillin deacylase enzyme of Escherichia colill Nature, v.203(4944), pp.519-520 (1964)

34. 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)

35. 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)

36. 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)

37. 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)

38. Robak M. and Szewczuk A. Penicillin amidase from Proteus rettgerill Acta Biochimica. Polonica., v.28(3, 4), pp.275-284 (1981)

39. Chiang D. and Bennet R.E. Purification and properties of penicillin amidase from Bacillus megaleriumlli. Bacterid., v. 93, pp.302-308 (1967)

40. 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)

41. Гуранда Д.Т. Субстратная специфичность и стереоспецифичность пенициллинацилаз из Escherichia coli и Alcaligenesfaecalis.ll Канд. дисс. Москва (2000)

42. 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)

43. 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)

44. 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)

45. 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)

46. 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)

47. 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)

48. 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)

49. Plaskie A., Roets E. and Vanderhaeghe H. Substrate specificity of penicillin acylase of E.coliJI J. Antibiotics, v.31(8), pp.783-788 (1978)

50. 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)

51. 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

52. 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)

53. 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)

54. K. Kato Further notes on penicillin nucleus, J. Antibiotics, 1953, 6, 184.

55. H.W.O. Weissenburger, M.G. Van der Hoeven, Reel. Trav. Chim. Pays-Bas, 1970, 89, 1081-1084.

56. J.G. Shewale, H. Sivaraman, Penicillin acylase: enzyme production and its application in the manufacture of 6-APA, Proc. Biochem. 1989,24, 146-154.

57. J.G. Shewale, B.S. Desphande, V.K. Sudhakaran, S.S. Ambedkar, Penicillin acylases: applications and potentials, Proc. Biochem. 1990, 25, 97-103.

58. C.A. Claridge, A. Gourevitch, J. Lein, Bactarial penicillin amidase, Nature, 1960, 187, 237-238.

59. 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.

60. 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.

61. 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.

62. 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)

63. 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)

64. 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)

65. 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)

66. 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)

67. 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)

68. 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)

69. Blinkovsky A.M. and Markaryan A.N. Synthesis of ß-lactam antibiotics containing a-amino-phenylacetyl group in the acyl moiety catalyzed by D-(-)-phenylglycyl-ß-lactamide amidohydrolase// Enzyme Microb. Technol., v. 15, pp.965-973 (1993)

70. 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)

71. 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)

72. 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)

73. 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)

74. 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)

75. Blinkovsky A.M. and Markaryan A.N. Synthesis of ß-lactam antibiotics containing a-amino-phenylacetyl group in the acyl moiety catalyzed by D-(-)-phenylglycyl-ß-lactamide amidohydrolase// Enzyme Microb. Technol., v. 15, pp.965-973 ( 1993)

76. 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)

77. 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)

78. 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)

79. 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)

80. 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)

81. Ramachandran G.N., Sasisekharan V. Conformation of polypeptides and proteins //Adv.Protein Chem., v.23, pp. 283-437 (1968)

82. Pauling L. The nature of the chemical bond// Ithaca(N.Y.):Cornell Univ. Press (1962)

83. Benedetti E. Peptides:Proc.5,h Amer.Symp.//N.Y.:Wiley, pp.257-273 (1977)

84. 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)

85. Costain C.C, Dowling J.M. Microwave spectrum and molecular structure of formamide //J.Chem. Phys.,v.32, pp. 158-165 (1960)

86. 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)

87. Levitt M., Lifson S. Refinement of protein conformations using macromolecular energy minimization procedure //J.Mol.Biol., v.46,pp.269-279 (1969)

88. Carlsen N.R., Radom L., Riggs N.V., Rodwell W.R. Is formamide planar or nonplanar //JACS, v.101, pp.2233-2234 (1979)

89. 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)

90. 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)

91. 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)

92. Pimentel G.C., McClellan A.L. The hydrogen bond // San Francisco:Freeman (1960)

93. Homer R.B., Johnson C.D. The chemistiy of amides //Ed.J.Zabisky.L.:Interscience, pp. 187-243 (1970)

94. 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)

95. 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)

96. Valeur E., Bradley M. Amide bond formation: beyond the myth of coupling reagent // Chem. Sc. Rev. v. 38, pp. 606-631 (2009)

97. 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)

98. Kocienski P.J. Protecting groups // 3rd ed.; Georg Thieme Verlag: New York (2005)

99. Joullie M.M., Lassen K.M. Evolution of amide bond formation // Arkivoc, v. 8, pp. 189-250 (2010)

100. Monalbetti C.A.G.N., Falque V. Amide bond formation and peptide coupling // Tetrahedron, v. 61, pp. 10827-10852 (2005)

101. Bordusa F. Proteases in organic synthesis // Chem. Rev., v.102, pp.4817-4868 (2002)

102. Самойлова II.А., Давидович Ю.А., Рогожин С.В. Синтез пептидов в водной среде // Биоорганическая химия, №6, стр. 725-750 (1984)

103. Lipmann F. Metabolic generation and utilisation of phosphate bond energy // Adv. Enzymol., v.l, p.99 (1941)

104. Meyerhoff O., Green H. Synthetic action of phosphatase I. Equilibria of biological esters// J.Biol.Chem.,v. 178,p.655 (1949)

105. 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).

106. 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)

107. Debye P., Huckel E. The theory of electrolytes. I. Lowering of freezing point and related phenomena. //Phys. Z, v. 24, pp. 185-206 (1923)

108. Гуггенгейм Э. Статистическая термодинамика, изложенная по методу У.Гиббса // ГНТИ химической литературы, JI.-M. (1941)

109. 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)

110. 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)

111. 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)

112. 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)

113. 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)

114. 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)

115. Jeneks. W. P. Catalysis in Chemistr> and Enzymology// New York, McGraw-Hill (1969)

116. 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)

117. 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)

118. Claridge C.A., Gourevitch A., Lein J. Bacterial penicillin amidase//Nature, v.187, pp.237-238 (1960)

119. Haldane J.B.S. Enzymes // L.:Longmans (1930)

120. Alberty R.A. Relations between biochemical thermodynamics and biochemical kinetics // Biophysical Chemistry, v. 124, pp. 11-17 (2006)