Tricker bakterier til hydroxylerende benzen

Forskere ved Nagoya University bruger E.coli til at omdanne benzen til phenol, forenkling af en kemisk reaktion, der er vanskelig ved konventionelle metoder

At bryde kulstof -hydrogenbindinger er notorisk svært i laboratoriekemi, men naturen gør det ubesværet. Nu, forskere har brugt E.coli -bakterier til at oxidere C -H -bindingerne i benzen for at generere phenol, med et genetisk indsat enzym (cytochrom P450BM3), der oprindeligt udviklede sig til at målrette mod andre molekyler, langkædede fedtsyrer.

Det er generelt vanskeligt at få enzymer til at udføre nye reaktioner - effektivt kapre biokemien i levende celler til vores egne formål. involverer barske tilstande eller genetisk modifikation af enzymerne selv.

Imidlertid, forskere ved Nagoya University arbejdede omkring dette ved at bruge "lokke" molekyler, som efterligner de native mål (substrater) for naturligt forekommende enzymer, for at aktivere den ønskede reaktion.

Som rapporteret i Angewandte Chemie International Edition , forskergruppen skabte en forbindelse-kaldet C7-Pro-Phe-baseret på aminosyrer. Dette lokkemolekyle ligner de fedtsyrer, som E.coli metaboliserer. Indsæt lokken i en E.coli -celle, og det vil blive forkert anerkendt som en fedtsyre, udløser aktivering af det indsatte P450 -enzym. Lever nu benzen (C6H6), og bakterierne får travlt, oxiderende C6H6 til C6H6O (phenol). Intet behov for det sædvanlige laboratoriesæt - levende celler kan lave kompleks kemi stille og effektivt.

"Fordelen ved vores system er, at C7-Pro-Phe let kan optages af bakterierne, hvor det aktiverer P450BM3 i cellen. Dette gør hver bakterie effektivt til en helcellet biokatalysator, "siger første forfatter Masayuki Karasawa." Cellen er en optimal ramme for den biokemiske reaktion. Lokkerne ombygger faktisk enzymets aktive sted, giver os kontrol over aspekter af reaktionen, såsom stereoselektivitet. "

Det eneste, der er brug for, er en klar tilførsel af glukose - som kan genbruges fra affaldsprodukter - for at fodre E.coli.

Fordi en naturligt forekommende - snarere end genetisk modificeret - variant af enzymet udtrykkes af E.coli, det er sandsynligt, at andre bakterier også kan modificeres med det samme gen for at udføre dette job. I øvrigt, forskellige lokkefugle kan være egnede til forskellige substrater eller bakterier. "Et kombineret program for lokke-screening og mutagenese kan skabe et alsidigt værktøjskasse til helcellereaktioner ved hjælp af bakterier, "siger medforfatter Osami Shoji.