Metalloenzimek modellvegyületeinek szerkezeti jellemzése és reakciókészségük vizsgálata = Structural and Reactivity Studies on Model Compounds of Metalloenzymes

摘要

Posztdoktori pályázatom célkitűzése olyan metalloenzimek modellezése volt, amelyek képesek a dioxigén, vagy annak származékai (szuperoxid gyök-anion, hidrogén-peroxid) szelektív reakcióinak elősegítésére az aktív helyükön kötött változatos fémionok segítségével. Vastartalmú oxigenáz modellek vizsgálata során egyes esetekben peroxo- és oxo-hidas intermediereket sikerült azonosítanunk, valamint katalitikus rendszereket dolgoztunk ki alkoholok és aminosavak szelektív oxidációjára, továbbá pirokatechin oxidatív gyűrűhasítási reakciójára. A szuperoxid gyök-anion bomlását katalizáló, Mn-, Fe-, Co- és Cu-tartalmú, valamint a hidrogén-peroxid bomlását gyorsító Mn-tartalmú rendszereket is kidolgoztunk. Ezek segítségével azonosítottuk a közvetlen koordinációs szférában és a mikrokörnyezetben történt módosítások hatását az enzimutánzó aktivitásra. Általános megfigyelés volt, hogy a szuperoxid dizmutáz modelleknél fontos szerepet tölt be a fém redox-sajátsága, de egyes esetekben a különböző komplexek aktivitása közötti különbségek csak a ligandumok periferiális csoportjainak eltéréséivel voltak magyarázhatóak. Utóbbi hatások érvényesültek a hidrogén-peroxidot bontó kataláz modelleknél is. | The main objective of this postdoctoral project was the modeling of metalloenzymes that promote selective reactions of dioxygen, or reduced derivatives of dioxygen (superoxide radical anion and hydrogen peroxide) with the help of the various metal ions bound at their active sites. During the study of iron-containing oxygenase models in some cases peroxo- and oxo-bridged intermediates were identified, moreover, catalytic systems for the selective oxidation of alcohols, amino acids and for the oxidative ring-cleavage of catechol have been developed. Mn-, Fe-, Co- and Cu-containing systems to catalyze dismutation of superoxide (superoxide dismutase models), and Mn-containing models to accelerate dismutation of hydrogen-peroxide (catalase models) were also investigated. With the help of these models the effect of the modifications in the inner-sphere- and microenvironment have been elucidated. A general observation was that the redox potential of the metal center has a key role in superoxide dismutase models, but in special cases an explanation for the differing activities was only possible considering the peripheral substituents on the ligands. The latter effect was responsible for the activity of catalase models, too.