Конструирование и применение грибных лакказ в органическом синтезе

Лакказы представляют собой полимедные оксидазы (EC 1.10.3.2), широко распространённые у грибов, высших растений и бактерий. Лакказа катализирует окисление фенолов, полифенолов и анилинов посредством отщепления одного электрона с одновременным восстановлением кислорода до воды в процессе четырёхэлектронного переноса. В присутствии небольших редокс-медиаторов лакказа обеспечивает более широкий спектр окислительных превращений, включая окисление нефенольных субстратов. Поэтому грибные лакказы рассматриваются как идеальные зелёные катализаторы, обладающие значительным биотехнологическим потенциалом благодаря минимальным требованиям — им необходим только воздух, а единственным побочным продуктом является вода — и широкой субстратной специфичности, включая прямой биоэлектрокатализ. Таким образом, лакказы и/или лакказно-медиаторные системы могут применяться в биоремедиации, отбеливании бумажной массы, отделке текстиля, био-топливных элементах и других областях. В частности, лакказы могут использоваться в органическом синтезе, поскольку они обеспечивают высокоселективные превращения — от окисления функциональных групп до гетеромолекулярного сопряжения для получения новых производных антибиотиков, а также катализируют ключевые стадии синтеза сложных природных соединений. В настоящем обзоре обсуждаются применение грибных лакказ и их конструирование методами рационального дизайна и направленной эволюции для целей органического синтеза.