A nagyhatékonyságú-folyadékkromatográfia alkalmazása szénhidrátkémiai és szénhidrát-biokémiai kutatásokban. doktori (PhD) értekezés tézisei



Hasonló dokumentumok
The application of HPLC to carbohydrate chemistry and biochemistry

C-Glikozil- és glikozilamino-heterociklusok szintézise

A citoplazmában előforduló glikoprotein pentaszacharid szénhidrátrészének szintézise doktori (PhD) értekezés tézisei

II. Szintézis és biológiai vizsgálatok

Megemlékezés Lipták András nemzetközileg elismert szénhidrátkémikusról

C-GLIKOZIL HETEROCIKLUSOK ELŐÁLLÍTÁSA GLIKOGÉN FOSZFORILÁZ GÁTLÁSÁRA. Kun Sándor. Témavezető: Dr. Somsák László

Oligoszacharidok előállítása kemoenzimatikus szintézissel. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei. Gálné Remenyik Judit. Témavezető: Dr.

A tételhez használható segédeszközöket a vizsgaszervező biztosítja. Jogszabályi változás esetén a vizsgaszervező aktualizálja a mellékleteket.

9. Hét. Műszeres analitika Folyadékkromatográfia Ionkromatográfia Gélkromatográfia Affinitás kromatográfia Gázkromatográfia. Dr.

NÉHÁNY HIDROLÁZ, AZ α- ÉS β-glükozidáz, VALAMINT A PEKTIN-METIL-ÉSZTERÁZ ÉLELMISZERIPARI ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA

Lignocellulóz bontó enzimek előállítása és felhasználása

Gázfázisú biokatalízis

HORDOZÓS KATALIZÁTOROK VIZSGÁLATA SZERVES KÉMIAI REAKCIÓKBAN

Detektorok tulajdonságai

Szteroid gyógyszeranyagok tisztaságvizsgálata kromatográfiás technikákkal

Vezető kutató: Farkas Viktor OTKA azonosító: típus: PD

PANNON EGYETEM. 2,3-DIHIDRO-2,2,2-TRIFENIL-FENANTRO-[9,10-d]-1,3,2λ 5 -OXAZAFOSZFOL KIALAKULÁSA ÉS REAKCIÓJA SZÉN-DIOXIDDAL ÉS DIOXIGÉNNEL

NAGYHATÉKONYSÁGÚ FOLYADÉKKROMA- TOGRÁFIA = NAGYNYOMÁSÚ = HPLC

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

A PENICILLIUM CHRYSOGENUM LAKTÓZ HASZNOSÍTÁSÁNAK VIZSGÁLATA

Szénhidrátok I. (Carbohydrates)

Kísérletek glikozilidén-spiro-heterociklusok előállítására. Untersuchungen zur Herstellung von Glycosylidenspiro-Heterozyklen

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI HÁROMFÁZISÚ MEGOSZLÁS ALKALMAZÁSA ÉLELMISZERFEHÉRJÉKVIZSGÁLATÁBAN

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

Mintaelőkészítési és mintabeviteli módszerek fejlesztése krómspeciációs elemzésekhez

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN

1. A savasság változása a vegetációs időszak alatt és a száradás során

PHENOXYMETHYLPENICILLINUM KALICUM. Fenoximetilpenicillin-kálium

KUTATÁSI TÉMA SZAKMAI ZÁRÓJELENTÉSE

Rezisztens keményítők minősítése és termékekben (kenyér, száraztészta) való alkalmazhatóságának vizsgálata

Tájékoztató képzési programról. XLII. Kromatográfiás tanfolyam Csoportos képzés, amely nem a felnőttképzési törvény hatálya alá tartozó képzés.

Záróvizsga követelmények (Vegyész mesterképzési szak)

Doktori Tézisek. dr. Osman Fares

Dipiron metabolitok koncentrációjának vizsgálata kommunális szennyvíztisztítási technológiák alkalmazásánál. Doktori tézisek.

hajos_ek_03_tord_01_uj_j:hajos_elemiszerkemi_2tord 10/20/08 5:32 PM Page 1 Élelmiszer-kémia


ZÁRÓJELENTÉS. Fény hatására végbemenő folyamatok önszerveződő rendszerekben

L Ph 1. Az Egyenlítő fölötti közelítőleg homogén földi mágneses térben a proton (a mágneses indukció

Szuperkritikus fluid kromatográfia (SFC)

Általános megjegyzések

Biokatalitikus Baeyer-Villiger oxidációk Doktori (PhD) értekezés tézisei. Muskotál Adél. Dr. Vonderviszt Ferenc

SZERKEZET ALAPÚ VIRTUÁLIS SZŰRŐVIZSGÁLATOK A GYÓGYSZERKUTATÁS KORAI FÁZISÁBAN

Oldószer Gradiensek Vizsgálata Szimulált Mozgóréteges Preparatív Folyafékkromatográfiás Művelettel

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Ph. D. értekezés tézisei FEHÉRJÉK VIZSGÁLATA SZILÁRD GYÓGYSZERFORMÁBA TÖRTÉNŐ FELDOLGOZÁS SORÁN. Kristó Katalin. Prof. Dr. Habil. Hódi Klára D.Sc.

Biológiailag aktív cukor szulfátészterek analógjainak, cukorszulfonátoknak és cukor-metilén-szulfonátoknak szintézise.

TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM

Minőségbiztosítás, validálás

IX. Szénhidrátok - (Polihidroxi-aldehidek és ketonok)

Zárójelentés az OTKA NI számú pályázatról

A basidiomycota élesztőgomba, a Filobasidium capsuligenum IFM törzse egy olyan

Feladatok haladóknak

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

OTKA Nyilvántartási szám: T ZÁRÓJELENTÉS

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Fludezoxiglükóz( 18 F) injekció

LAVANDULAE AETHEROLEUM. Levendulaolaj

Nemenzimatikus glikáció vizsgálata új bioanalitikai módszerekkel

KAPOSVÁRI EGYETEM ÁLLATTUDOMÁNYI KAR Élettani és Állathigiéniai Tanszék

4. SZERVES SAVAK. Az ecetsav biológiai előállítása SZERVES SAVAK. Ecetsav baktériumok. Az ecetsav baktériumok osztályozása ECETSAV. 04.

H H 2. ábra: A diazometán kötésszerkezete σ-kötések: fekete; π z -kötés: kék, π y -kötés: piros sp-hibrid magányos elektronpár: rózsaszín

TIOLKARBAMÁT TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐ SZER HATÓANYAGOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK KÉMIAI OXIDÁLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA I

TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON

Szerves oldószerek vízmentesítése zeolitokkal

NÉHÁNY KÜLÖNLEGES FÉMES NANOSZERKEZET ELŐÁLLÍTÁSA ELEKTROKÉMIAI LEVÁLASZTÁSSAL. Neuróhr Katalin. Témavezető: Péter László. SZFKI Fémkutatási Osztály

Szakmai önéletrajz. Nyelvvizsga: Angol orvosi szaknyelv középfok (Bizonyítvány száma: D A 794/1997), orosz alapfok.

1. Bevezetés. Mi az élet, evolúció, információ és energiaáramlás, a szerveződés szintjei

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

Az ökológia alapjai - Növényökológia

A project címe Fluidizációs biofilm reaktor szennyvíz kezelésére.

Tárgyszavak: laktóz-túlérzékenység; laktázhiány; laktózkimuatás; indikátorpapír.

Doktori tézisek. Sedlák Éva. Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola

DE Szerves Kémiai Tanszék

BIOFIZIKA. Metodika- 4. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

I. Szerves savak és bázisok reszolválása

Búza László, M Schill Judit, Szentgyörgyi Mária, Ábrahám Ágnes, Debreczeni Lajos, Keresztúri József, Muránszky Géza április 22.

Gyógyszervegyületek elektrofiziológiai szűrése nagy hatáskereszt-metszetű ( semi high-troughput ) rendszereken

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

LIPOSZÓMÁT ALKOTÓ LIPIDEK MENNYISÉGI MEGHATÁROZÁSA HPLC-MS MÓDSZERREL

LACTULOSUM LIQUIDUM. Laktulóz-szirup

A MAGYARORSZÁGI TERMESZTÉSŰ DOHÁNYOK NITROGÉN TÁPANYAG IGÉNYE A HOZAM ÉS A MINŐSÉG TÜKRÉBEN. Gondola István

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

FÖLDTULAJDON ÉS FÖLDBIRTOKVISZONYOK ALAKULÁSA AZ EU TAGORSZÁGOKBAN

HEPARINA MASSAE MOLECULARIS MINORIS. Kis molekulatömegű heparinok

ÉLELMISZERIPARI BIOTECHNOLÓGIÁK

VÉKONYLEMEZEK ELLENÁLLÁS-PONTKÖTÉSEINEK MINŐSÉGCENTRIKUS OPTIMALIZÁLÁSA

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

KÖZHASZNÚSÁGI JELENTÉS 2006

Fehérjék nyomás által indukált szerkezetváltozásainak jellemzése infravörös és fluoreszcencia spektroszkópiai módszerekkel

Fehérjeglikoziláció az endoplazmás retikulumban mint lehetséges daganatellenes támadáspont

ANTICANCER RESEARCH [Rákkutatás]

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Biszfoszfonát alapú gyógyszerhatóanyagok racionális szintézise

IPARI ENZIMEK IPARI ENZIMEK ENZIMEK ALKALMAZÁSAI MEGOSZLÁS IPARÁGAK SZERINT IPARI ENZIMEK PIACA IPARI ENZIMEK FORRÁSAI

1 óra Levegőkémia, légkörkémiai folyamatok modellezése

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

ELJÁRÁSOK ÚJ HETEROCIKLUSOK ÉS FÉNYVÉDŐ HATÁSÚ VEGYÜLETEK ELŐÁLLÍTÁSÁRA

MIKROSZKÓPIKUS GOMBÁK MIKOTOXIN-BONTÓ KÉPESSÉGÉNEK. Péteri Adrienn Zsanett DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Új, rögzített -glükozidáz enzimkészítmény előállítása és élelmiszeripari felhasználhatóságának vizsgálata

Átírás:

A nagyhatékonyságú-folyadékkromatográfia alkalmazása szénhidrátkémiai és szénhidrát-biokémiai kutatásokban doktori (PhD) értekezés tézisei Gyémánt Gyöngyi Debreceni Egyetem, TTK Biokémiai Tanszék Debrecen, 21.

1. Bevezetés, célkitűzés A szénhidrátok és glikokonjugátumok fontos biológiai szerepe régóta ismert. A sejtek felszínén található glikokonjugátumok a sejt és környezete közötti információcsere antennái. Erre alkalmassá teszi őket rendkívüli változatosságuk. Jelenleg közel 25 természetben előforduló monoszacharid ismert, melyek kombinálódásával igen nagy számú különböző oligoszacharid jöhet létre. Az oligoszacharidok biológiai jelentőségének felismerése miatt kutatásuk intenzív fejlődésnek indult az elmúlt néhány évtizedben. Az ezen a területen folyó széleskörű kutatások a szénhidrátok analitikájának fejlődését is kiváltották, így az elmúlt évtizedekben a nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC) vált a legfontosabb módszerré a szénhidrátok kinyerésében és meghatározásában egyaránt. 1994-ben kapcsolódtam be a Biokémiai Tanszéken folyó szénhidrátkémiai-biokémiai kutatásokba. Feladatom volt a tanszék kromatográfiás laboratóriumában rendelkezésre álló folyadék- és gázkromatográfok segítségével a szintetikus kémiai és enzimológiai kutatások elválasztástechnikai hátterének biztosítása. A szintézisek követésén, termékarányok meghatározásán kívül a végtermékek félpreparatív méretű elválasztása, tisztítása is gyakran igényli a HPLC nyújtotta nagy felbontóképességet. α-amiláz enzimek aktív centrumának tanulmányozása kromofor csoportot tartalmazó szubsztrát sorozatok segítségével régóta művelt kutatási téma a tanszéken. A termékanalízis elképzelhetetlen HPLC technika nélkül, hiszen az enzim működésének eredményeként összetett termékelegyek képződnek. A termékek egymástól és a szubsztráttól való elválasztása, mennyiségi arányaik megadása csak HPLC segítségével valósítható meg. A dolgozat fejezeteit a kutatási cél eléréséhez alkalmazott módszer, a HPLC fűzi össze. A szintetikus munkához kapcsolódó elválasztások esetén a cél a szintetikus célkitűzések elérésének elősegítése volt, a preparatív vagy analitikai kromatográfia eszközeivel. A bemutatott elválasztások válogatást jelentenek a megoldott feladatok köréből, demonstrálandó a felmerülő feladatok változatosságát. Az α-amiláz enzimek vizsgálatával célunk egy humán diagnosztikai és egy ipari jelentőségű enzim (humán nyál és Bacillus licheniformis α-amiláz) aktív centrumának feltérképezése volt. Ehhez a különböző tagszámú maltooligoszacharid szubsztrátok hidrolízis termékeinek HPLC-vel történő termékanalízisét használtuk eszközül. Az eredményeket az alábbi csoportosításban foglaltam össze: -Szintetikus munkához kapcsolódó elválasztások: - Preparatív elválasztások 1

- Analitikai elválasztások α Αmiláz enzimek vizsgálata - Amiláz szubsztrátok előállítása kemoenzimatikus módszerrel - Humán nyál α-amiláz aktív centrumának vizsgálata - Bacillus licheniformis α-amiláz szubsztrát kötőhelyének vizsgálata 2. Alkalmazott vizsgálati módszerek Az alapvető vizsgálati módszer a HPLC volt. Emellett a dolgozatban összefoglalt kísérleti munka során alkalmaztam egyéb kromatográfiás technikákat (VRK, oszlop), valamint a termékek tisztaságának ellenőrzésére NMR és MALDI-TF MS módszereket. Az enzimológiai vizsgálatokhoz a klasszikus enzimkinetikai vizsgálati módszereket egészítettük ki HPLC termékanalízissel. 3. Az értekezés új tudományos eredményei 3.1. Preparatív elválasztások A perparatív elválasztások az oligoszacharidok szintézisére irányuló kutatások részét képezték, lehetővé tették a reakciótermék szerkezetvizsgáló módszerek (NMR, MS) által megkövetelt tisztaságban való kinyerését, így a termékek szerkezetének igazolását, néhány esetben a további szintézist. Az elválasztások bemutatásával a célom a felmerülő feladatok és az azok megoldására alkalmazott HPLC módszerek változatosságának demonstrálása volt. Az elválasztásokat az 1. táblázatban összegeztem. 1. táblázat Téma Elválasztott vegyület Krom. rendszer Szialil LewisX analógok előállítása Maltooligoszacharid szubsztrátok előállítása R 2 H R 1 H H H H 3 C Bn Bn H H n H H Bn R 3 Ac N 2 n= 5-9,R 1,2 = H R 3 =Cl C18 MeCN:víz=9:1 DAD 254 nm Amino MeCN:víz=7:3 DAD 32 nm 2

Mycobacterium SEt C18 avium sejtfelszíni antigén oligoszacharidjának MeC Me Me Bzl CH 3 CH 3 Me CH 3 Me Bzl MeCN:víz=9:1 DAD 2 nm előállítása Ac PNP MeC Me Me Bzl CH 3 CH 3 Bzl CH 3 Me CH 3 Me Ac CH 3 H Ph Bzl Bzl Szilika Hexán:EtAc=6:4 DAD 294 nm N-glikoprotein antennák törzs oligoszacharidjának szintézise Bn Bn Bn Bn Bn Bn Ac Bz CA Bn Bn Bn Bn Bn HNAc HNAc NHZ Szilika DKM:MeH=98:2 DAD 254 nm Ac Ac Ac Ac Bn Bn Bn Bn Bn H Bn NPhth Bn Bn Bn Bn Bn NPhth NPhth N 3 Szilika Hexán:EtAc=1:1 DAD 254 nm Shistosoma mansoni glikokalix oligoszacharidjának szintézis Bn Bn Bn Bn Bn NPhth All Bn Bn Bn Bn NPhth N 3 Szilika Hexán:EtAc=7:3 DAD 254 nm Vakcina előállítás Shigella sonnei fertőzés ellen Bzl Ac MeC N 3 Me NHTCP NHTCA Bzl MeC Me NHTCA Szilika Hexán:EtAc=1:1 DAD 254 nm Bzl Ac MeC N 3 Me NHTCP NHTCA Bzl MeC NHTCP N 3 Me NHTCA Bzl MeC Me NHTCA Szilika Hexán:aceton=6:4 DAD 214 nm 3

3.2. Analitikai elválasztások 3.2.1. Me-glikozidok előállítása Pentózok és két 6-dezoxi-hexóz jód katalizálta metil-glikozid képződését tanulmányoztuk HPLC termékanalízissel szulfát formára hozott amino állófázison. A következő törvényszerűségeket figyeltük meg: - A szabad cukrok esetében mindig az α-piranóz eluálódik korábban, kivéve az arabinózt. Ez a megfigyelés alátámasztja Jäger és munkatársai megfigyelését, miszerint az ekvatoriális hidroxil csoportok számának növekedése retenciós idő növekedést okoz. - Metil-furanozidok esetében az 1,2-transz izomer retenciós ideje a kisebb. - A metil-glikozidok képződéséhez 4-5 óra szükséges, a fő termékek furanozidok, melyek a reakció későbbi stádiumában a termodinamikailag stabilabb piranozidokká alakulnak. - Az anomer szelektivitás alacsony, 1,2-transz termékek képződése kedvezményezett a ribóz, lixóz és ramnóz esetében. A termékelegyek összetételének változását az 1. ábrán mutatom be. 3.2.2. Maltooligoszacharid szubsztrátok elválasztása Szubsztrátok kémiai és kemoenzimatikus szintézisének követésére és enzim-szubsztrát reakciók termékanalíziséhez dolgoztunk ki HPLC elválasztásokat. Különböző maltooligoszacharid sorozatok tagjait választottuk el szilika, diol, amino és C18 állófázison. Lineáris összefüggést találtunk a retenciós idő és/vagy a kapacitási faktor logaritmusa és az oligoszacharid tagszáma között. A vizsgált sorozatokat és alkalmazott elválasztási módszereket valamint, a kapott egyenesek paramétereit a 2. táblázatban foglaltam össze. C18 állófázison egyetlen vizsgált esetben sem lineáris az összefüggés. A tapasztalt törvényszerűségeket az elválasztási mechanizmusok segítségségével értelmeztük. 4

% % 8 8 6 6 4 4 2 2 2 4 6 2 4 6 8 Ribóz idő (óra)) Arabinóz idő (óra) % 8 % 8 6 6 4 4 2 2 Xilóz 2 4 6 8 idő (óra)) Lixóz 2 4 6 8 idő (óra) % 8 % 8 6 6 4 4 2 2 2 4 6 2 4 6 8 Ramnóz idő (óra) Fukóz idő (óra) 1. ábra A reakcióelegyek összetételének változása az idő függvényében Jelölések: α-furanozid, β furanozid, α-piranozid, β piranozid, α piranóz, β-piranóz, α és β piranóz együtt 5

3.3. α-amiláz enzimek vizsgálata α-amiláz enzim szinte valamennyi élő szervezetben termelődik, és a keményítő lebontásában játszik szerepet. A humán enzimek vizsgálatát az orvos-diagnosztikában és egyes betegségek gyógyításában betöltött szerepük indokolja. A Bacillus család által termelt enzimek ipari felhasználása jelentős, vizsgálatuk ezért biotechnológiai szempontból fontos. Az α-amiláz enzim család katalitikus mechanizmusa alaposan tanulmányozott, és a vizsgálatok szerint erősen konzervált a család enzimeiben. Ez a hidrolízis mechanizmus azonban csak a 1, +1 alhely szerepére ad magyarázatot, amelynek felépítése azonos az α- amilázoknál. A különböző eredetű enzimek bontási képének eltérései az alhelyek számában és felépítésében való eltéréseket jelzik. Ugyanazon enzim különböző hosszúságú szubsztrátokon mutatott bontási képnek elemzése információt ad a szubsztrátkötő hely méretéről, polaritási viszonyairól, a szubsztrát kötődésben résztvevő és részt nem vevő csoportjairól. Az α-amiláz enzimek vizsgálatához hasznosak a jól definiált maltooligoszacharid sorozatok, melyek a detektálás megkönnyítésére, érzékenységének növelésére β-kötésű kromofor aglikont tartalmaznak. A β-kötés lényeges, mivel ezt nem hasíthatja a amiláz enzim, így garantált hogy kromofor tartalmú hasítási termékeket kapunk. 3.3.1. Amiláz szubsztátok előállítása kemoenzimatikus módszerrel Korábbi eredmények szerint a humán α-amilázok legjobb szubsztrátjai a 4-6 glükóz egységből felépülő maltooligoszacharidok, míg a bakteriális eredetű amilázok vizsgálatához ennél hosszabb, 5-11 tagszámú szubsztrátok szükségesek. Tanszékünkön ciklodextrinekből kiindulva kidolgozták 4-8 tagszámú maltooligoszacharidok, majd 2-klór-4-nitrofenil (CNP) illetve 4-nitrofenil (PNP) maltooligoszacharid glikozidok szintézisét. A soklépéses kémiai szintézis kiváltására kemoenzimatikus szintézis utat választottunk. A rendelkezésünkre álló G7-CNP enzimatikus láncrövidítése és hosszabbítása számos előnnyel bír a kémiai szintézishez képest. A glikogén foszforiláz szervetlen foszfát jelenlétében megfordítható reakcióban katalizálja a glikogén lebontását, a fordított reakcióban α-d-glükopiranozil-1- foszfát (Glc-1-P), mint donor jelenlétében viszont képes a lánchosszabításra. Ezért ezt az enzimet választottam a szintézishez. 6

4-6 tagszámú szubsztrátok előállítása foszforolízissel H H H H H H H H H H Cl glikogén foszforiláz b N 2 + Pi Glcn-CNP + Glc-1-P 4 2. ábra CNP-G7 glikogén foszforiláz b enzim által katalizált foszforolízise A reakciókörülmények optimalizálását az enzim és foszfát koncentráció, valamint a reakcióidő és a hőmérséklet a termékeloszlásra gyakorolt hatásának vizsgálatával végeztem el. A végtermékeket méret kizárási kromatográfiás (SEC) módszerrel választottuk el egymástól. ptimalizált reakciókörülmények: G7-CNP (65 mg, 5 mm) foszfát pufferrel (1 ml 1 mm, ph 6,8, 1 mm β-merkaptoetanol, 2 mm EDTA, 4 mm AMP) készült oldatához 1 µl 1 E/ml glikogén foszforiláz b enzimet adtunk és 1 o C hőmérsékleten 1 percig inkubáltuk. A foszforolízis reakciótermékeinek HPLC és SEC elválasztása a 3. ábrán láthatóak. 3 28,2 28,1 26 25 2 Mennyiség 15 1 13 14,5 11,2 1,3 Mért mg Area% 6,2 5 3,86 2 1.-5. 7.-9. 12.-13. 15.-17. 19.-23. 24.-31. Foszfát G8-CNP G7-CNP G6-CNP G5-CNP G4-CNP Frakciók 3. ábra A foszforolízis reakciótermékeinek SEC (Mért mg) és HPLC (Area%) elválasztása Körülmények: SEC: oszlop: Toyopearl HW-4F, 18 * 15 mm, 3-6 µm, eluens: víz, 1,5 ml/perc, HPLC: kolonna: Amino 25 * 4 mm, 5 µm, gradiens elúció: MeCN 7% -ról 2 perc alatt 5%, detektor: DAD 32 nm. 7

8-11 tagszámú szubsztrátok előállítása transzglikozilezéssel H H H H H H H H H H Cl glikogén foszforiláz b N 2 + Glc-1-P 4 Glcn-CNP + Pi 4. ábra Szubsztrátok előállítása glikogén foszforiláz b enzim transzglikozilezési reakciójával A lánchosszabbítási reakcióra hasonló megfontolások érvényesek, mint a láncrövidítésre, így a reakciókörülményeket a Glc-1-P koncentráció, a hőmérséklet és az enzimkoncentráció változtatásával optimalizáltam. Vizsgáltam egy ismert amiláz és glikozidáz inhibítor, az akarbóz hatását a foszforolízis és transzglikozilezési reakció termékeloszlására. Megállapítottam, hogy az akarbóz gátolja a foszforolízist, és elősegíti a transzglikozilezést. A végtermékeket félpreparatív HPLC alkalmazásával tisztítottuk, szerkezetüket MALDI-TF MS módszerrel és a retenciós idők analízisével igazoltuk. Az optimalizált reakció termékeinek HPLC kromatogramja az 5. ábrán látható. 5. ábra Enzimes szintézissel előállított CNP maltooligoszacharid glikozidok HPLC elválasztása. 8

ptimalizált reakciókörülmények: G7-CNP (65 mg, 5 mm) és G-1-P (168 mg, 5 mm) glicerofoszfát pufferrel (1 ml 25 mm, ph 7,, 1 mm β-merkaptoetanol, 2 mm EDTA, 4 mm AMP) készült oldatához 1 µl 1 E/ml glikogén foszforiláz b enzimet adtam, és 15 o C hőmérsékleten 3 percig inkubáltam. 3.3.2. Humán nyál α-amiláz aktív centrumának vizsgálata Kutatásaink humán nyál amiláz bontási képének és a CNP, Bnl-NP glikozidok aktív centrumhoz való kötődésének meghatározására irányultak. HPLC termékanalízissel vizsgáltuk a bontási képet és tanulmányoztuk a szubsztrát méretének, az aglikonnak, valamint a nem redukáló végen levő Bnl csoportnak a kötéshasítások gyakoriságára kifejtett hatását. Az eredményeket Phillips és munkatársai által bevezetett kötőhely elmélet alapján tárgyaltuk. A kísérletileg meghatározott bontási képeket a 6. ábrán mutatom be. 1 85 5 DP G G G G 4 12 86 2 G G G G G 5 5 44 51 G G G G G G 6 32 5 18 G G G G G G G 7 16 41 27 16 G G G G G G G G 8 8 3 26 19 17 G G G G G G G G G 9 6. ábra Hasítási frekvenciák CNP-glikozidok HSA enzim katalizálta hidrolízisében G: glükóz egység, : 2-klór-4-nitrofenil csoport, : glikozidos kötés A CNP-G2 minden szubsztrát hidrolízisekor megjelenik, a G4 domináns termék a hatnál nagyobb tagszámú szubsztrátok esetén. A bontási kép alapján a korábban javasolt 5 9

kötőhelyes modell helyett a HSA aktív centrumában hat alhelyre tettünk javaslatot, 4 glikon és 2 aglikon kötőhelyre. A 4 kötőhely létezését a különböző tagszámú szubsztrátoknak a többi alhely betöltésével létrehozott kötőmódjaiban mért hasítási gyakoriságok összevetésével igazoltuk. 3. táblázat -4 alhely vizsgálata a többi alhely betöltésével létrejövő kötőmódokban Szubsztrátok Hasítási gyakoriság % 1 2 3 1 2 3 G6-CNP Bnl-G6-NP G7-CNP 44 13 5+18 G7-CNP Bnl-G7-NP G8-CNP 32 11 41+27+16 G8-CNP Bnl-G8-NP G9-CNP 16 19 3+26+19+17 1. -4 alhely nincs betöltve 2. -4 alhely Bnl csoporttal van betöltve 3. -4 alhely glükóz egységgel van betöltve A 3. táblázat adatainak összevetése mutatja, hogy a benzilidén csoport jelenléte a 4 kötőhelyen kedvezőtlenebb, mint akár annak üresen maradása, akár glükóz egységgel történő betöltése. A glükóz egység bekötődése kedvezőbb az üresen maradáshoz és a benzilidén bekötődéshez képest is. 3.3.3. Bacillus licheniformis α-amiláz szubsztrát kötőhelyének vizsgálata Célul tűztem ki a Bacillus licheniformis által termelt hőtűrő α-amiláz (BLA) bontási képének, a CNP- és Bnl-NP glikozidok aktív centrumhoz való kötődésének meghatározását. HPLC termékanalízissel vizsgáltam a bontási képet, valamint a szubsztrát tagszáma és a nem redukáló végen levő benzilidén csoport hatását a kötéshasítások gyakoriságára. A 7. ábrán bemutatott bontási képek alapján 8 kötőhelyet tételeztünk fel, 5 glikon és 3 aglikon kötőhelyet. A BLA érdekes kettős termék specifitást mutat, a rövid DP<8 szubsztrátok esetén a fő hidrolízistermék a maltopentaóz. A hosszú szubsztrátok DP>8 esetén a fő termék G3- CNP. A kettős termék specifitás a nem redukáló végen benzilidén csoportot hordozó szubsztrátoknál is megfigyelhető. A 5 kötőhely kiemelt szerepet játszik a hasításban, ezt a kinetikai mérések is igazolják, melyek szerint a maltopentaóz BLA katalizálta hidrolízisének 1

sebessége nagyságrendekkel kisebb mint a maltohexaózé. A maltopentaóz ugyanis nem képezhet olyan produktív komplexet amelyben a 5 alhely is betöltött. 12 78 1 DP G G G G 4 48 34 18 G G G G G 5 25 7 68 G G G G G G 6 11 84 5 G G G G G G G 7 85 13 2 G G G G G G G G 8 4 83 1 3 G G G G G G G G G 9 5 6 83 6 G G G G G G G G G G 1 7. ábra Hasítási frekvenciák a CNP glikozidok BLA katalizálta hidrolízisében G: glükóz egység, : 2-klór-4-nitrofenil csoport, : glikozidos kötés A meghatározott hasítási frekvenciák alapján kiszámítottam a BLA szubsztrátkötő alhelyeinek kötési energiáit, elkészítettem az alhely térképet. A számítások igazolták a feltételezett 8 kötőhely létezését és egy ún. gát alhely jelenlétét a +3 alhely mellett. Ez az energia gát okozza a kötőhelynél hosszabb szubsztrátok hasításakor keletkező 3 tagszámú termékek dominanciáját. A kötéshasítási frekvenciákból a hasítási hely melletti kötőhelyek kötési energiái nem határozhatók meg, mivel ezek a produktív komplexekben mindig betöltöttek. 11

8 7,5 6 Látszólagos kötési energia kj/mól 4 2-2 -4-6 -8 -,48-6 -5-4 -3-2 -1 1 2 3 4-3,68-3,33-5,75-6,67-1 -12-1,33-11 Alhelyek 8. ábra BLA aktív centrumának számított energia térképe 4. Publikációk jegyzéke A dolgozat témájához kapcsolódó közlemények 1. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt, Erzsébet Farkas, András Lipták Action pattern of porcine pancreatic alpha-amylase on three different series of β- maltooligosaccharide glycosides Carbohydr. Res. 298. 237-242 (1997) 2. Gyöngyi Gyémánt and András Lipták HPLC analysis of the product distribution in the iodine-catalysed methyl-glycosidation of pentoses and two 6-deoxyhexoses J. Carbohydr. Chem. 17(3), 359-368 (1998) 3. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt, András Lipták Chemoenzymatic preparation of 2-chlor-4-nitrophenyl-β-maltooligosaccharides glycosides using glycogen phosphorylase b. Carbohydr. Res. 315. 18-186 (1999) 4. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt Examination of the active sites of Human Salivary α-amylase (HSA) Carbohydr. Res., 329. 579-585 (2) 5. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt, Magda Pál, Mariann Petró, Judit Remenyik, András Lipták Chemoenzymatic synthesis of 2-chloro-4-nitrophenyl β-maltoheptaoside acceptor products using glycogen phosphorylase b Carbohydr. Res., 333, 129-136 (21) 6. Gyöngyi Gyémánt, Anikó Tóth, István Bajza, Lili Kandra, András Lipták, Identification and structural analysis of synthetic oligosaccharides of Shigella sonnei using MALDI-TF MS Carbohydr. Res., 334, 315-322 (21) 12

Egyéb közlemények 1. István Bányai, László Dózsa, Mihály T. Beck and Gyöngyi Gyémánt Kinetics and Mechanism of the Reaction between Pentacyanonitrosylferrate (II) and Hydroxylamine J. Coord. Chem. 37. 257-27 (1996) 2. Horváth Zsolt, Gyémánt Gyöngyi. Dános Béla, Nánási Pál Echinops fajok poliszacharidjainak tanulmányozása Gyógynövény poliszacharidok I. Acta Pharmaceutica Hungarica 68. 214-219. (1998) 3. Kiss Tünde, Gyémánt Gyöngyi, Dános Béla és Nánási Pál A Glycyrrhiza glabra L. és a Glycyrrhiza echinata L. poliszacharidjainak tanulmányozása Gyógynövény poliszacharidok II. Acta Pharmaceutica Hungarica 68. 263-268. (1998) 4. János Kerékgyártó János Rákó, Károly Ágoston, Gyöngyi Gyémánt, and Zoltán Szurmai New factors govering stereoselectivity in borohydride reductions of β-d-glycoside-2- uloses. The peculiar effect of "activated" DMS. Eur. J. rg. Chem., 2. 3931-3935 5. Leiter, Éva, Emri, Tamás, Gyémánt, Gyöngyi, Nagy, István, Pócsi, Imre, Winkelmann, Günther and Pócsi, István Penicillin V production by Penicillium chrysogenum in the presence of Fe(III) and in lowiron culture medium Folia Microbiol., 46, 127-132 (21) 6. Gyémánt Gyöngyi, Lenkey Béla és Nánási Pál Különböző eredetű Glycyrrhiza glabra L. és Glycyrrhiza echinata L. fajok összehasonlító vizsgálata. Gyógynövény poliszacharidok III. Acta Pharmaceutica Hungarica, nyomdában. 13 Előadások, poszterek 1. Gyémánt Gyöngyi Lidokain és pantenol tartalom meghatározás kúpokból HPLC-vel I. Hungarian-Dutch Symposium on Chromatography, 1986. Kecskemét (poszter) 2. Gyémánt Gyöngyi, Szamosújváriné Jávor Judit Természetes eredetű anyagok komponenseinek HS-GC és HS-GC-MS vizsgálata XV. Kromatográfiás Vándorgyűlés, 199. Bükkfürdő (poszter) 3. Gyémánt Gyöngyi Trehalóz tartalom meghatározás biológiai mintákból MTA Szénhidrátkémiai Munkabizottság Előadóülése 1995. Debrecen (előadás) 4. Kandra Lili, Gyémánt Gyöngyi, Farkas Erzsébet, Lipták András Alfa-amiláz szubsztrátok előállítása és vizsgálata Magyar Kémikusok Egyesülete 1995 évi Vegyészkonferenciája, Debrecen (poszter) 5. Gyöngyi Gyémánt, András Lipták Evaluation of the product distribution of the iodine-catalysed methanolysis of pentoses and two 6-deoxyhexoses MTA Szénhidrátkémiai Munkabizottság Előadóülése 1997. Mátrafüred (előadás) 6. Erzsébet Farkas, Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt and András Lipták Synthesis of chromogenic maltooligosaccharide series and their use as substrates of α-

amylase 9 th European Carbohydrate Symposium, 1997. Utrecht (poszter) 7. Gyöngyi Gyémánt and András Lipták Separation of different oligosaccharide series by HPLC 9 th European Carbohydrate Symposium, 1997. Utrecht (poszter) 8. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt, Lóránt Jánossy and András Lipták Chemoenzymatic preparation of 2-chloro-4--nitrophenyl β-maltooligosaccharides MTA Szénhidrátkémiai Munkabizottság Előadóülése 1999. Mátrafüred (előadás) 8. Gyöngyi Gyémánt, Anikó Tóth, Károly Ágoston, István Bajza, Zoltán Szurmai, Lili Kandra and András Lipták MALDI-TF, new instrument, new opportunity for carbohydrate chemists MTA Szénhidrátkémiai Munkabizottság Előadóülése 2. Mátrafüred (előadás) 9. János Rákó, Károly Ágoston, Gyöngyi Gyémánt, Zoltán Szurmai and János Kerékgyártó New factors govering stereoselectivity in borohydride reductions of β-d-glycoside-2- uloses. The peculiar effect of "activated" DMS. European Training Course on Carbohydrates, Debrecen, 2. 7.8-14. (poszter) 1.Gyémánt Gyöngyi, Kandra Lili, Lipták András A MALDI-TF tömegspktrometria alkalmazása biokémiai kutatásokban Magyar Biokémiai Egyesület Molekuláris Biológia Szakosztálya 6. Munkaértekezlete Sárospatak 21. május 14-17. (poszter) 11. Gyémánt Gyöngyi, Lipták András MALDI-TF MS a szintetikus szerves kémia szolgálatában Vegyészkonferencia, Hajdúszoboszló 21. június 27-29. (poszter) 12. Kandra Lili, Gyémánt Gyöngyi, Lipták András 2-klór-4-nitrofenil β-maltooligoszacharidok kemoenzimatikus szintézise Vegyészkonferencia, Hajdúszoboszló 21. június 27-29. (poszter) 13. Lili Kandra, Gyöngyi Gyémánt, András Lipták Action pattern of α-amylases on different maltooligosaccharide series 1.st Symposium on the Alpha-Amylase Family, Smolenice, 21. szept.3-okt. 4. 14

2. Táblázat 6 Sorozat (állófázis) Eluens Detektor Paraméter Meredekség Tengelymetszet Korelációs koeficiens Maltooligoszacharidok (amino) MeCN:víz=7:3 RID lgrt lg k',933,1336,4417,818,9983,9948 Maltooligoszacharid peracetátok (diol) Hexán: EtAc=1:1 RID lgrt lg k',154,154,96 -,4174,9995,9993 pnp-maltooligoszacharidok (amino) MeCN:víz=8:2 DAD lgrt lg k',133,2136,3277 -,7675,994,9987 CNP-maltooligoszacharidok (amino) MeCN:víz=7:3 DAD lgrt lg k',22,2748 -,261 -,756,9986,9998 CNP-maltooligoszacharid glikozid acetátok (diol) Hexán: EtAc=1:1 DAD lgrt lg k',1368,1811 -,364 -,4596,9997,9988 4,6-Bnl--pNP-maltooligoszacharid glikozidok (amino) MeCN:víz=7:3 DAD lgrt lg k',665,163,2395,128,9879,9911 1