Preparation and properties of cyanide-transforming enzymes and their analytical uses

Abstract

Kyanidy jsou sloučeniny, které se přirozeně vyskytují v přírodě a také se používají v různých průmyslových odvětvích. Jejich negativní účinky na lidské zdraví i na životní prostředí byly prokázány, a proto by měl být jejich výskyt sledován. Cílem této diplomové práce je enzymové stanovení volného kyanidu se zaměřením na charakterizaci a aplikaci specifických enzymů v enzymových kaskádách. Mezi hlavní cíle patří produkce a purifikace klíčových enzymů podílejících se na přeměně kyanidu, jmenovitě kyanidhydratázy (CynH), formamidázy (AmiF) a kyaniddihydratázy (CynD). Byly hodnoceny katalytické vlastnosti a posouzena účinnost těchto enzymů při detekci kyanidu. K měření reakčních meziproduktů a produktů byly použity spektrofotometrické techniky. Byly navrženy, testovány a optimalizovány enzymové kaskády, aby se prokázala jejich proveditelnost a účinnost při stanovení kyanidu. Výsledkem je vývoj dvou selektivních, citlivých a rychlých enzymových testů pro detekci volného kyanidu. Navrhované testy vyžadují malá množství vzorků, enzymů a dalších složek a umožňují rychlé stanovení kyanidu za méně než dvě hodiny. Celkově tento výzkum přispívá k rozvoji metod pro analýzu kyanidu s potenciálními aplikacemi v oblastech monitorování životního prostředí, průmyslové bezpečnosti a péče o veřejné zdraví. Klíčová...

Cyanides are compounds that are both naturally occurring and used in various industries. Their negative effects on human health, but also on the environment, have been demonstrated and their occurrence should therefore be monitored. The aim of this master thesis is the enzymatic determination of free cyanide, focusing on the characterization and application of specific enzymes within enzymatic cascades. The main objectives include the production and purification of key enzymes involved in cyanide conversion, namely cyanide hydratase (CynH), formamidase (AmiF), and cyanide dihydratase (CynD). The enzymes' catalytic properties and effectiveness in detecting cyanide were assessed. Spectrophotometric techniques were used to measure intermediates and products enzymatic reactions. The development, testing and optimization of enzyme cascades was carried out to demonstrate their feasibility and efficiency in cyanide determination. As a result, two selective, sensitive and rapid enzymatic assays for the detection of free cyanide have been developed. The proposed assays require small amounts of samples, enzymes and other components and enable rapid cyanide determination in less than two hours. Overall, this research contributes to the advancement of methods for cyanide analysis, with potential applications...