チロシンヒドロキシラーゼに触発されたL-DOPAの生体模倣合成

L-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン（L-DOPA）は、パーキンソン病の治療の礎石として高い需要があります。L-DOPAの現在の生産は、生産性の低さと長い生産期間に関連しています。チロシンヒドロキシラーゼからインスピレーションを受けた生体模倣システムは、高い反応性、効率、および特異性を備えたチロシンからのL-DOPAの産生を達成するために開発されました。生体模倣システムは、チロシンヒドロキシラーゼと比較して、成分と構造の類似性を所有していました。これは、基質としてのチロシン、Fe2+の酸化還元複合体、および天然チロシンヒドロキシラーゼ、酸化菌としての水素化水素としての活性中心をシミュレートする触媒としての触媒として構成されています。還元剤としてのアスコルビン酸。HPLC、HPLC-MS/MS、1H NMR、および特定の回転L-DOPAが生成されました。このシステムは、チロシンヒドロキシラーゼに等しい、チロシンのヒドロキシル化の高い触媒活性と位置選択性を示しました。Feivo2+は主要な活性種として形成され、NIHシフトが観察されました。EDTAは、Fe3+/Fe2+カップルの酸化還元電位を減らすことにより反応を加速しました。密度官能理論の計算では、Feivo2+の形成がより熱力学的に好ましいことを示唆しています。生体模倣システムは、Tyrhと類似の触媒メカニズムを共有しました。プロセスパラメーターは、L-DOPA、すなわち6.4 mMチロシン、1.6 mM Fe2+、1.92 mM EDTA、150 mM H2O2、およびPH 4.5および60°Cの0.2 MグリシンHClバッファー中の35 mMアスコルビン酸の最大生産のために最適化されました。収量、力価、および生産性は、それぞれ52.01％、3.22 mm、および48,210.68 mg L-1 H-1として得られました。提案された方法は驚くべき生産性を示し、L-DOPA生産を工業化するための有望な戦略を提供するかもしれません。

L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) is in high demand as the cornerstone for treatment of Parkinson's disease. The current production of L-DOPA is associated with poor productivity and long production period. Biomimetic system inspired from tyrosine hydroxylase was developed to achieve the production of L-DOPA from tyrosine with high reactivity, efficiency, and specificity. The biomimetic system owned close resemblance of component and structure in comparison with tyrosine hydroxylase, consisting of tyrosine as substrate, a redox complex of Fe2+ and EDTA as the catalyst to simulate the active center of the natural tyrosine hydroxylase, hydrogen peroxide as the oxidant, and ascorbic acid as the reductant. HPLC, HPLC-MS/MS, 1H NMR, and specific rotation identified L-DOPA was generated. The system showed high catalytic activity and regioselectivity for hydroxylation of tyrosine as equal to tyrosine hydroxylase. FeIVO2+ was formed as the major active species, and NIH shift was observed. EDTA accelerated the reaction by reducing the redox potential of Fe3+/Fe2+ couple. Density functional theory calculation suggested formation of FeIVO2+ was more thermodynamically favorable. The biomimetic system shared analogous catalytic mechanism with TyrH. Process parameters was optimized for maximum production of L-DOPA, namely 6.4 mM tyrosine, 1.6 mM Fe2+, 1.92 mM EDTA, 150 mM H2O2, and 35 mM ascorbic acid in 0.2 M glycine-HCl buffer at pH 4.5 and 60 °C. The yield, titer, and productivity were obtained as 52.01%, 3.22 mM, and 48,210.68 mg L-1 h-1, respectively. The proposed method exhibited an amazing productivity, might provide a promising strategy to industrialize L-DOPA production.