Antibiyotik üretiminde kilit unsur olan 6-APA sentezi için katalitik kriyojel kolonlar
Catalytic cryogel columns for the synthesis of 6-APA which is a key ingredient in the production of antibiotics
Yazar: CEYLAN HACIOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. SERPİL ÖZKARA YAVUZ
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Penisilin açilaz (PA) (E.C 3.5.1.11), yarı sentetik antibiyotiklerin üretimi sürecinde penisilin G'den, 6-aminopenisillanikasit (6-APA) üretiminde kullanılan endüstriyel olarak önemli bir enzimdir. PA, dünyada en yaygın kullanılan immobilize enzimdir. Kriyojel kolonlar immobilizasyon verimini artıran yüksek yüzey alanına sahip, özel yapıları nedeniyle gelişmiş kütle transportuna izin veren destek materyalleridir. 
Bu çalışmada; 6-APA üretiminde mevcut ticari sistemlere alternatif, tekrar tekrar ve yüksek verimle kullanılabilecek PA çapraz bağlanmış katalitik kriyojel kolonlar üretilmiş ve tekrar kullanılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla; öncelikle PA, R. Say ve ark tarafından patenti alınan ANADOLUCA adı verilen, fotosensitif çapraz bağlama yoluyla hidroksietilmetakrilat (HEMA) tabanlı monolitik kriyojel kolon yapısına komonomer olarak sokularak, enzimimsi kriyojel kolon sentezlenmiş ve karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, sentezlenen katalitik kriyojel kolonların sürekli sistemde en uygun çalışma şartları belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise mikrobiyal kaynaklardan saflaştırılan PA, katalitik kriyojel kolon sentezinde kullanılmış ve 6-APA üretim performansları incelenmiştir. Katalitik kriyojel kolonların denge şişme oranı % 583,41 olarak bulunmuştur. Serbest ve PA katalitik kriyojel kolon için optimal pH 7.2 ve optimal sıcaklık 30oC olarak belirlenmiştir. Aynı kriyojel kolonun 16 defa kullanımından sonra başlangıç aktivitesinin yalnızca % 26'sını kaybettiği gözlenmiştir. 150 gün süren depolama (–20 oC de sodyumazid çözeltisi içinde) sonrasında katalitik kriyojeller aktivitelerinin % 80'nini korurken, serbest enzim, başlangıç aktivitesinin ancak % 42'sini koruyabilmiştir. Penicillum chryosogenum'dan saflaştırılan PA çapraz bağlanmış katalitik kriyojeller ile optimal şartlar altında 60 dak sürede 31,85 µg 6-APA üretimi gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Penicillin G acylase (PA) (E.C 3.5.1.11) is an industrially important enzyme for the production of 6-aminopenicillanic acid from penicillin G during the manufacturing of semi synthetic antibiotics. PA is an immobilized enzyme which is extensivelyused in the world. Cryogel column sare support materials having high surface area which cause an increase in immobilization efficeincy and letting enhanced mass transport due to the their special structure.
In this study, high efficiency catalytic cryogel columns, which are reusable and crosslinked with PA and will be an alternative to the current commercial systems for the production of 6-APA, have improved and reusability of this column has investigated. For this purpose, firstly, the hydroxy ethylmethacrylate (HEMA) based enzymemimicking cryogel column has been synthesized indroducing PA as a co-monomer by photosensitive cross-linking using ANADOLUCA method pantented by Say et al., and characterization studies have been performed. Then, the optimum conditions for these columns have been determined in continuos system. In the last step of the study, purified PA from microbial sources has used in the synthesis of catalytic cryogel column and production performance of 6-APA has been investigated. The swelling ratio of catalytic columns has found to be 583.41%. Optimum pH and temperature have determined as 7,2 and 30 oC, respectively, for free and immobilized PA. It has observed that the column activity has decresed only 26 % after 16 use of the same column. After 150 days of storage (in sodiumazide solution at -20oC), while 80% of catalytic activity of cryogels has conserved, free enzyme has conserved only 42% activity. 31,85μg 6-APA has produced in 60 minute optimum conditions using catalytic cyrogel crosslinked with PA which has purified from Penicillium chryosogenum 807.