Enzimska sinteza fluoriranih kiralnih građevnih blokova (EnzyFluor)
Glavni istraživač
Predloženi projekt usmjeren je na dizajniranje enzimskih transformacija kojima se polazeći iz epoksida, mogu pripraviti sintetski korisni fluorirani kiralni građevni blokovi. Halogenhidrin-dehalogenaze (HHDH), relativno nova i još uvijek nedovoljno istražena grupa enzima, koristit će se kao biokatalizatori. Fokus istraživanja će biti na procjeni utjecaja organskih otapala kao medija za provođenje ovih biotransformacija. Upotreba organskih otapala može imati prednosti u slučaju HHDH-kataliziranih reakcija. Prvenstveno se to odnosi na povećanje topljivosti i stabilnosti supstrata, što rezultira većim prinosom produkata. Ciljane transformacije su reakcije otvaranja fluoriranih derivata arilnih epoksida u prisutnosti natrij azida i natrij cijanida kao nukleofila. U reakcijama će se ispitati niz divljih tipova te genetski optimiziranih enzima radi odabira biokatalizatora s najboljim katalitičkim svojstvima. Korištenjem molekulskog uklapanja i metoda QM/MM odredit će se važni sterički i elektronski faktori koji utječu na katalitičku aktivnost, enantio- i/ili regioselektivnost reakcija. Metode molekulske dinamike koristit će se i za ispitivanje utjecaja organskog otapala na strukturu, dinamiku i katalitičku aktivnost enzima. Nadalje, ispitat će se različita organska otapala u smjesi s vodom (monofazni i dvofazni sustavi) ili čista, kao medij za provođenje enzimskih reakcija. Na odabranim sustavima odredit će se kinetike enzimskih reakcija, te utvrditi operacijska stabilnost enzima. Kombinacijom kinetičkog i reaktorskog modela (matematički model) moguće je odrediti najbolju vrstu reaktora za ispitivanu reakciju i pronaći optimalne početne uvjete kako bi se postigla visoka produktivnost, konverzija supstrata i prinos produkata bez opsežnog eksperimentalnog rada. Razvijen matematički model može se koristiti kao osnova za povećanje odabranih reakcija (scale-up). Da bi se ispunili ciljevi projekta, primjenit će se koordinirani interdisciplinarni pristup u kojem se molekularna biologija, organska kemija i biokataliza dopunjuju s biokemijskim inženjerstvom i molekulskim modeliranjem.
Prof. dr. sc. Zvjezdana Findrik Blažević
Dr. sc. Višnja Stepanić
Dr. sc. Irena Dokli
Dr. sc. Martina Sudar
mag. ing. oecoing. Nevena Milčić
mag. ing. bioproc. Petra Švaco
Nevena Milčić, Martina Sudar, Ana-Katarina Zlatić, Krešimir Kos, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, HHDH-Catalyzed Synthesis of Enantioenriched Fluorinated β-Hydroxy Nitrile – Process Advances through Reaction Engineering Approach, Ind. Eng. Chem. Res. 63 (2024) 7051-7063.
Petra Švaco, Nevena Milčić, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Positive effect of lyophilization on the stability of halohydrin dehalogenase, Process Biochemistry 136 (2024) 324-329.
Nevena Milčić, Petra Švaco, Martina Sudar, Lixia Tang, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Impact of organic solvents on the catalytic performance of halohydrin dehalogenase, Appl. Microbiol. Biotechnol. 107 (2023) 2351-2361.
Nevena Milčić, Martina Sudar, Irena Dokli, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, Bottlenecks in halohydrin dehalogenase catalysed synthesis of fluorinated building blocks found and explained by applying reaction engineering approach, React. Chem. Eng. 8 (2023) 673-686.
Irena Dokli, Višnja Stepanić, Petra Švaco, Lixia Tang, Zlatko Brkljača, Maja Majerić Elenkov, Biocatalytic approach to chiral fluoroaromatic scaffolds, Org. Biomol. Chem. 20 (2022) 9734-9741.
Nevena Milčić, Višnja Stepanić, Ivo Crnolatac, Zvjezdana Findrik Blažević, Zlatko Brkljača, Maja Majerić Elenkov, Inhibitory Effect of DMSO on Halohydrin Dehalogenase: Experimental and Computational Insights into the Influence of an Organic Co-solvent on the Structural and Catalytic Properties of a Biocatalyst, Chem. Euro. J. 28 (2022), e2022019. Front Cover, (Hot paper) IRB web
Irena Dokli, Nevena Milčić, Petra Marin, Marina Svetec Miklenić, Martina Sudar, LixiaTang, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Halohydrin dehalogenase-catalysed synthesis of fluorinated aromatic chiral building blocks, Catal. Commun. 152 (2021) 106285.
Zvjezdana Findrik Blažević, Nevena Milčić, Martina Sudar, Maja Majerić Elenkov, Halohydrin Dehalogenases and Their Potential in Industrial Application – A Viewpoint of Enzyme Reaction Engineering, Adv. Synth. Catal. 363 (2021) 388-410.
14th ÖGMBT Annual Meeting "Life Sciences - now more than ever", 19.-22. rujna 2022., Beč, Austrija
Nevena Milčić, Ana-Katarina Marić, Martina Sudar, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, Biocatalytic synthesis of enantioenriched product – reaction engineering approach; postersko izlaganje.
BioCat2022: 10th International Congress on Biocatalysis, 28. kolovoza – 1. rujna 2022., Hamburg, Njemačka
Nevena Milčić, Višnja Stepanić, Ivo Crnolatac, Zvjezdana Findrik Blažević, Zlatko Brkljača, Maja Majerić Elenkov, DMSO-induced structural and catalytic changes in C-type halohydrin dehalogenase; postersko izlaganje.
Nevena Milčić, Petra Švaco, Višnja Stepanić, Irena Dokli, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Zlatko Brkljača, Maja Majerić Elenkov, Access to fluorinated chiral building blocks by employing two enantiocomplementary HHDHs; postersko izlaganje.
Regional Biophysics Conference 2022, 22.-26. 2022., Peč, Mađarska
Višnja Stepanić, Zlatko Brkljača, Nevena Milčić, Ivo Crnolatac, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Elucidation of DMSO effects on catalytic activity of halohydrin dehalogenase HheC by molecular dynamics; usmeno izlaganje.
Enzyme Engineering XXVI , 22.-27. svibnja 2022., Dallas, Texas, SAD
Nevena Milčić, Petra Švaco, Martina Sudar, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, Assessment of C-type halohydrin dehalogenase stability; postersko izlaganje.
XIV. susret mladih kemijskih inženjera, 24. i 25. veljače 2022., Zagreb, Hrvatska
Nevena Milčić, Petra Švaco, Mirela Kovačević, Magdalena Kolić, Krešimir Kos, Martina Sudar, Katja Vasić, Gordana Hojnik Podrepšek, Mateja Primožič, Maja Leitgeb, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, Imobilizacija halogenhidrin-dehalogenaze metodom kapsuliranja u metalo-organske mreže; postersko izlaganje.
27HSKIKI : 27th Croatian Meeting of Chemists and Chemical Engineers, 5-8. listopada 2021, Veli Lošinj, Hrvatska
Nevena Milčić, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Solvent tolerance of halohydrin dehalogenases; usmeno izlaganje.
Petra Marin, DenisVadlja, Nevena Milčić, Zvjezdana Findrik Blažević, Zvjezdana, Maja Majerić Elenkov, Lyophilization conditions for the stabilization of halohydrin dehalogenases; postersko izlaganje.
Multistep Enzyme Catalyzed Processes Congress, 2021. (online)
Nevena Milčić, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Kinetic characterization of C-type halohydrin dehalogenase in the synthesis of enantiopure fluoroaromatic compounds; postersko izlaganje.
BIOTRANS2021, 19.-22. srpnja 2021. (online)
Nevena Milčić, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Activity and operational stability of halohydrin dehalogenases in aqueous-organic biphasic systems; postersko izlaganje.
Irena Dokli, Nevena Milčić, Petra Marin, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Halohydrin dehalogenase-catalysed synthesis of fluorinated aromatic chiral building blocks; postersko izlaganje.
EFB2021: European Federation of the Biotechnology, 10.-14. svibnja 2021. (online)
Nevena Milčić, Martina Sudar, Irena Dokli, Maja Majerić Elenkov, Zvjezdana Findrik Blažević, Mathematical modelling and optimization of (R)-2-azido-1-(4- trifluoromethyl-phenyl)-ethanol synthesis catalysed by halohydrin dehalogenase; postersko izlaganje.
BNCM 2021: 6th International Conference on Biocatalysis in Non-Conventional Media, 6.-8. svibnja 2021. (online)
Petra Marin, Maja Majerić Elenkov, Activity and stability of lyophilized halohydrin dehalogenase; postersko izlaganje.
XIII. susret mladih kemijskih inženjera, 20. i 21. veljače 2020., Zagreb:
Nevena Milčić, Marko Pranić, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Kinetička karakterizacija halogenhidrin dehalogenaze pri sintezi fluoroaromatskih vicinalnih azidoalkohola; usmeno izlaganje.
Petra Marin, Nevena Milčić, Irena Dokli, Martina Sudar, Zvjezdana Findrik Blažević, Maja Majerić Elenkov, Biokatalitička azidoliza fluorosupstituiranih derivata stiren-oksida; postersko izlaganje.
NAGRADE / PRIZNANJA:
Srce – Izabella: Priznanje timu EnzyFluor za najzahtjevnije računanje uporabom klastera Isabella u 2021. godini.
DIPLOMSKI RADOVI:
Martina Čičak, Provjera valjanosti kinetičkog modela biokatalitičke sinteze fluoriranog azidoalkohola u različitim tipovima reaktora, 2022., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb.
Ana-Katarina Marić, Provjera valjanosti kinetičkog modela biokatalitičke sinteze fluoriranog cijanoalkohola u različitim tipovima reaktora, 2022., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb
Emanuel Tomljenović, Validacija modela biokatalitičke sinteze (R)-2- azido-1-(4-trifluorometil-fenil)-etanola u šaržnom reaktoru, 2021., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb
Ivana Bigor, Dehalogenacija 1,3-dikloro-2-propanola u prisustvu halogenhidrin-dehalogenase, 2021., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb
Lorena Mateša, Sinteza cijanoalkohola katalizirana halogenhidrin- dehalogenazom, 2021., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb
Marko Pranić, Evaluacija fluoriranih derivata stiren oksida kao supstrata halogenhidrin-dehalogenaze, 2020., diplomski rad, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb
Petra Marin (Švaco), Biokatalizička azidoliza fluoriranih derivata stiren oksida, 2020., diplomski rad, Prehrambeno-biotehnološki fakultet, Zagreb
Valentina Ević, Kinetička rezolucija fluoriranih alkohola katalizirana lipazama, 2019., diplomski rad, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb
Financiranje:
