본 연구의 목적은 새로운 친환경 용매인 이온성 액체가 효소반응의 반응속도와 열역학에 미치는 영향을 연구하여 이온성 액체와 효소분자 사이의 상호작용에 대한 기본 mechanism을 규명하는 것이다. 이온성 액체는 섭씨 100℃ 이하에서 액체 상태이며, 분자 크기가 큰 유기양이온과 분자크기가 작은 무기음이온으로 구성된 염으로 정의된다. 이온성 액체는 증기압이 거의 0에 가깝고 연소성이 미약하며 독성이 유기용매보다 낮기 때문에 친환경 용매로써 기존의 효소반응에 사용되는 유기용매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이온성 액체는 다양한 무기물, 유기물, 고분자 물질을 용해시킬 수 있고, ...
본 연구의 목적은 새로운 친환경 용매인 이온성 액체가 효소반응의 반응속도와 열역학에 미치는 영향을 연구하여 이온성 액체와 효소분자 사이의 상호작용에 대한 기본 mechanism을 규명하는 것이다. 이온성 액체는 섭씨 100℃ 이하에서 액체 상태이며, 분자 크기가 큰 유기양이온과 분자크기가 작은 무기음이온으로 구성된 염으로 정의된다. 이온성 액체는 증기압이 거의 0에 가깝고 연소성이 미약하며 독성이 유기용매보다 낮기 때문에 친환경 용매로써 기존의 효소반응에 사용되는 유기용매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이온성 액체는 다양한 무기물, 유기물, 고분자 물질을 용해시킬 수 있고, 소수성, 용해도, 점도, 밀도 등의 특성을 쉽게 변화시킬 수 있어서 반응매질로서의 응용을 위한 무한한 잠재력을 지니고 있다. 특히, 본 연구에서는 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (C_(8)H_(15)BF₄N₂, [BMIM][BF₄]), 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate (C_(9)H_(18)N₂O₄S, [BMIM] [MeSO₄]), 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate (C_(10)H_(16)BF₄N, [BMPy][BF₄]) 세 가지 이온성 액체에서 Guaiacol을 기질로 한 HRP의 효소반응 메커니즘을 확인하였다. 이온성 액체가 효소반응속도에 미치는 영향을 알아보기 위해서는 용매성분에서 화학퍼텐셜에 의한 용매의 활동도 (activity) 값을 구해야 한다. 활동도는 활동도계수 (activity coefficient)의 영향을 받으므로, 이에 활동도 계수 값을 알아보기 위해서 분배 실험을 수행하였다. 이온성 액체의 농도가 증가할수록 활동도 계수는 감소하는 경향을 보였다. 이온성 액체가 HRP의 활성에 미치는 영향을 확인하기 위해 전환율 실험을 한 결과 세 이온성 액체 모두 전반적으로 40~60% 사이의 전환율을 보였다. 초기 반응속도를 측정한 kinetic 실험을 통해 Michaelis constant (Km^(app))와 Vmax^(app)를 구하였다. 분배 실험을 통해 얻은 활동도 계수는 Km^(app)를 보정해주어 Km,corr를 구한다. HRP kinetic mechanism 분석을 통해서 저해상수 Ki와 최고 속도 Vmax를 구한 결과 [BMIM][BF₄]는 각각 1.9132 M, 0.01357 Abs436nm/min, [BMPy][BF₄]는 각각 1.4785 M, 0.01122 Abs436nm/min, [BMIM][MeSO₄]는 Ki는 0.0595 M이 나왔다. [BMIM][BF₄]와 [BMPy][BF₄]는 무경쟁 저해제 (noncompetitive inhibitor)로 작용하였으며, [BMIM][MeSO₄]는 부분적 비경쟁 저해제 (partial uncompetitive inhibitor)로 작용하였다.
본 연구의 목적은 새로운 친환경 용매인 이온성 액체가 효소반응의 반응속도와 열역학에 미치는 영향을 연구하여 이온성 액체와 효소분자 사이의 상호작용에 대한 기본 mechanism을 규명하는 것이다. 이온성 액체는 섭씨 100℃ 이하에서 액체 상태이며, 분자 크기가 큰 유기양이온과 분자크기가 작은 무기음이온으로 구성된 염으로 정의된다. 이온성 액체는 증기압이 거의 0에 가깝고 연소성이 미약하며 독성이 유기용매보다 낮기 때문에 친환경 용매로써 기존의 효소반응에 사용되는 유기용매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이온성 액체는 다양한 무기물, 유기물, 고분자 물질을 용해시킬 수 있고, 소수성, 용해도, 점도, 밀도 등의 특성을 쉽게 변화시킬 수 있어서 반응매질로서의 응용을 위한 무한한 잠재력을 지니고 있다. 특히, 본 연구에서는 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (C_(8)H_(15)BF₄N₂, [BMIM][BF₄]), 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate (C_(9)H_(18)N₂O₄S, [BMIM] [MeSO₄]), 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate (C_(10)H_(16)BF₄N, [BMPy][BF₄]) 세 가지 이온성 액체에서 Guaiacol을 기질로 한 HRP의 효소반응 메커니즘을 확인하였다. 이온성 액체가 효소반응속도에 미치는 영향을 알아보기 위해서는 용매성분에서 화학퍼텐셜에 의한 용매의 활동도 (activity) 값을 구해야 한다. 활동도는 활동도계수 (activity coefficient)의 영향을 받으므로, 이에 활동도 계수 값을 알아보기 위해서 분배 실험을 수행하였다. 이온성 액체의 농도가 증가할수록 활동도 계수는 감소하는 경향을 보였다. 이온성 액체가 HRP의 활성에 미치는 영향을 확인하기 위해 전환율 실험을 한 결과 세 이온성 액체 모두 전반적으로 40~60% 사이의 전환율을 보였다. 초기 반응속도를 측정한 kinetic 실험을 통해 Michaelis constant (Km^(app))와 Vmax^(app)를 구하였다. 분배 실험을 통해 얻은 활동도 계수는 Km^(app)를 보정해주어 Km,corr를 구한다. HRP kinetic mechanism 분석을 통해서 저해상수 Ki와 최고 속도 Vmax를 구한 결과 [BMIM][BF₄]는 각각 1.9132 M, 0.01357 Abs436nm/min, [BMPy][BF₄]는 각각 1.4785 M, 0.01122 Abs436nm/min, [BMIM][MeSO₄]는 Ki는 0.0595 M이 나왔다. [BMIM][BF₄]와 [BMPy][BF₄]는 무경쟁 저해제 (noncompetitive inhibitor)로 작용하였으며, [BMIM][MeSO₄]는 부분적 비경쟁 저해제 (partial uncompetitive inhibitor)로 작용하였다.
Ionic liquids (ILs) have attracted increasing interest over the recent years because they have proven to be excellent alternatives to conventional organic solvents. Potentially, ILs can be used in various industrial ^(app)lications, such as in liquid-liquid extractions, reaction media, catalysts, an...
Ionic liquids (ILs) have attracted increasing interest over the recent years because they have proven to be excellent alternatives to conventional organic solvents. Potentially, ILs can be used in various industrial ^(app)lications, such as in liquid-liquid extractions, reaction media, catalysts, and electrolytes. The effects of a water-miscible ILs, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoro borate ([BMIM][BF4]), 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([BMIM][MeSO₄]), 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate ([BMPy][BF4]), on both thermo dynamics and kinetic mechanism of the horseradish peroxidase (HRP)-catalyzed oxidation of guaiacol (2-methoxyphenol) by H₂O₂ were investigated in this study. The effects of [BMIM][BF4] and [BMPy][BF4] to increase the Km values and decrease the Vmax values of HRP catalysis were described by a non-competitive inhibition mechanism. On the other hand, the effect of [BMIM][MeSO₄] on HRP catalysis to decrease both Km and Vmax values of catalysis was described by a partial uncompetitive inhibition mechanism. The inhibition constants of [BMIM][BF4] and [BMPy][BF4] were 1.91 M and 1.48 M, respectively, indicating that the ionic liquids play the role of a weak non-competitive inhibitor for HRP catalysis. On the other hand, the inhibition constant of [BMIM][MeSO₄] was 0.06 M indicating that the ionic liquid plays the role of a strong uncompetitive inhibitor for HRP catalysis.
Ionic liquids (ILs) have attracted increasing interest over the recent years because they have proven to be excellent alternatives to conventional organic solvents. Potentially, ILs can be used in various industrial ^(app)lications, such as in liquid-liquid extractions, reaction media, catalysts, and electrolytes. The effects of a water-miscible ILs, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoro borate ([BMIM][BF4]), 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([BMIM][MeSO₄]), 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate ([BMPy][BF4]), on both thermo dynamics and kinetic mechanism of the horseradish peroxidase (HRP)-catalyzed oxidation of guaiacol (2-methoxyphenol) by H₂O₂ were investigated in this study. The effects of [BMIM][BF4] and [BMPy][BF4] to increase the Km values and decrease the Vmax values of HRP catalysis were described by a non-competitive inhibition mechanism. On the other hand, the effect of [BMIM][MeSO₄] on HRP catalysis to decrease both Km and Vmax values of catalysis was described by a partial uncompetitive inhibition mechanism. The inhibition constants of [BMIM][BF4] and [BMPy][BF4] were 1.91 M and 1.48 M, respectively, indicating that the ionic liquids play the role of a weak non-competitive inhibitor for HRP catalysis. On the other hand, the inhibition constant of [BMIM][MeSO₄] was 0.06 M indicating that the ionic liquid plays the role of a strong uncompetitive inhibitor for HRP catalysis.
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