Kunstige enzymer udfører reaktioner på levende celler

Naturen har udviklet tusindvis af enzymer for at lette de mange kemiske reaktioner, der finder sted inde i organismer for at opretholde liv. Nu, forskere har designet kunstige enzymer, der sidder på overfladen af ​​levende celler og driver reaktioner, der en dag kan målrette lægemiddelbehandlinger til specifikke organer. De rapporterer deres resultater i Journal of the American Chemical Society .

Metalloenzymer er en klasse af enzymer, der indeholder en metalion, såsom zink, jern eller kobber. Metalionen hjælper enzymet med at fremskynde, eller "katalysere, " kemiske reaktioner, der ellers ville forekomme meget langsomt eller slet ikke. Forskere vil i sidste ende gerne udvikle en metode til kun at producere terapeutiske lægemidler på steder af specifikke celler eller organer i den menneskelige krop, som kan reducere bivirkninger, og enzymer kunne hjælpe dem med at nå dette mål. Wadih Ghattas, Jean-Pierre Mahy og deres kolleger satte deres mål på at udvikle et kunstigt enzym, der kunne katalysere en nyttig reaktion, kaldet Diels-Alder reaktionen, lige på overfladen af ​​levende celler. Kemikere bruger denne reaktion til at syntetisere stoffer, landbrugskemikalier og mange andre molekyler.

For at lave deres kunstige enzym, forskerne begyndte med et protein kaldet A _2A adenosin receptor, som er naturligt til stede på overfladen af ​​nogle celler i kroppen. De modificerede et molekyle, der binder til denne receptor med en kobberholdig kemisk gruppe, der katalyserer Diels-Alder-reaktionen. Da forskerne placerede den resulterende forbindelse i en kulturskål, der indeholdt levende menneskeceller, den er knyttet til A _2A adenosinreceptorer på cellerne, danner et kunstigt enzym. Dette enzym katalyserede Diels-Alder-reaktionen med et udbytte på op til 50 procent. Forskerne siger, at i fremtiden, kunstige enzymer kan være designet, der binder til proteiner, der kun findes på specifikke celletyper, for eksempel, kræftceller. Derefter, enzymet kunne omdanne en inaktiv forbindelse til et lægemiddel for selektivt at dræbe disse celler.