Caratterizzazione dell’attività enzimatica di Horse Liver Alcohol Dehydrogenase in Solventi Organici per applicazioni biocatalitiche

The interest in the use of redox enzymes in biocatalysis, in particular alcohol dehydrogenases, grows year after year. This enzyme class is used for several industrial applications, especially in the pharmaceutical/medicinal chemistry area. For these purposes, the possibility to use organic solvents is highly desirable. Despite this fundamental aspect, an exhaustive description of the effects of organic solvents on alcohol dehydrogenases is not available. The aim of this MSc. Thesis is to analyze the behavior of one of the most studied alcohol dehydrogenases, the horse liver alcohol dehydrogenase (HLADH), in the presence of the most used immiscible organic solvents. The solvent selection was made giving attention to their diversification in terms of structure and properties. Moreover, the impact on the environment and the sustainability of this practice was considered including in the solvent selection two green organic solvents: 2-methyl tetrahydrofuran and cyclopentyl methyl ether (2-MeTHF, CPME). Parameters such as conversion, enzymatic activity, stability, and enantioselectivity have been used to determine the effects of organic solvents on the enzyme. The results obtained showed that the behavior of the enzyme is mainly influenced by the chemical structure of the organic solvents and not by their hydrophobicity (often expressed as logP) as previously thought. Overall, the ether class appears the most compatible solvent to be used with HLADH enzyme.

L’interesse per l’utilizzo di enzimi ossidoriduttivi nella biocatalisi, ed in particolar con le alcol deidrogenasi, cresce anno dopo anno. Questa classe di enzimi ha diverse applicazioni industriali ma in particolar modo è importante per il settore chimico-farmaceutico. In questo campo la possibilità di usare solventi organici è fondamentale. Nonostante ciò, non risulta esserci ancora una esaustiva descrizione di quali effetti abbaino questi solventi organici sulle alcol deidrogenasi. Per questo motivo questa tesi magistrale ha come scopo principale quello di fornire una esaustiva caratterizzazione del comportamento di una delle più studiate alcol deidrogenasi, la Horse liver alchol deydrogenase (HLADH), in presenza dei solventi organici immiscibili più utilizzati, la cui selezione è stata fatta prestando particolare attenzione alla loro diversificazione in termini di struttura e proprietà fisiche. Non ultimo è stato dato peso alla ecosostenibilità e sicurezza, includendo due solventi organici “green” (2-MeTHF e CPME). Parametri come conversione, attività enzimatica, stabilità ed enantioselettività sono stati utilizzati per determinare gli effetti di questi solventi organici sull’enzima. I risultati ottenuti hanno dimostrato che il comportamento dell’enzima è influenzato in gran parte dalla struttura chimica del solvente organico e non dalla loro idrofobicità (spesso espressa come logP) come si pensava. In particolar modo la classe degli eteri risulta essere la più compatibile per questo enzima.