At bryde kemiens regler låser op for ny reaktion

Forskere har brudt reglerne for enzymteknik for at låse op for en ny metode til at skabe kemiske reaktioner, der kan låse op for en lang række nye applikationer - fra oprettelse af nye lægemidler til fødevareproduktion.

I deres papir offentliggjort i dag i Naturkatalyse , Professor Francesca Paradisi og Dr. Martina Contente fra University of Nottingham og University of Bern viser en ny metode til at producere kemiske molekyler mere effektivt gennem en ny et -trins reaktion i enzymet.

Professor Paradis er professor i biokatalyse på School of Chemistry i Nottingham og professor i farmaceutisk kemi ved University of Bern, hun forklarer:"Vi har demonstreret, hvordan en meget simpel mutation i en af ​​nøgleresterne af et nyttigt enzym dramatisk har udvidet dets syntetiske omfang, muliggør brug af den mutante variant til fremstilling af udfordrende kemiske molekyler, såvel som naturlige metabolitter, der er vitale i mange biologiske processer i kroppen. "

Enhver lærebog om enzymer vil rapportere om, hvordan de katalytiske aminosyrer i en given enzymfamilie er stærkt bevarede, de er i virkeligheden en signatur for den type kemi, et enzym kan udføre. Der forekommer variationer, og i nogle tilfælde hvis den udskiftende aminosyre er ens, begge kan findes i betydelig andel i naturen, men andre kan være meget mindre almindelige og findes kun i et begrænset antal arter.

"I denne undersøgelse har vi undersøgt et uberørt område inden for enzymteknik og modificeret den vigtigste katalytiske rest i det aktive sted i et enzym, "tilføjer professor Paradisi." Tidligere troede man, at dette ville forårsage tab af aktivitet af enzymet, men vi har fundet ud af, at dette ikke er tilfældet, når denne biokatalysator bruges i syntetisk retning og faktisk kan udfordrende, men meget nyttige molekyler nu fremstilles under milde forhold, der let kan skaleres og replikeres kommercielt til brug i en lang række produkter. "

For at ændre substratomfanget for et enzym har fremgangsmåden generelt været at mutere resterne involveret i substratgenkendelse, hvad enten det er gennem rationelt design eller styret evolution, forlader altid de katalytiske urørte.

Den mutante variant af et acyltransferaseenzym blev hurtigt oprettet, og mens den native biokatalysator ville arbejde med alkoholer og lineære aminer, mutantarbejdet med thioler og meget mere komplekse aminer også. Undersøgelsen viste, at den nye variant faktisk har mistet evnen til at hydrolyse estere, men til syntetiske anvendelser, hvor en ester eller andre funktionelle grupper skal laves (thioestere og amider) og ikke spaltes, dette er faktisk en stor fordel.

Dr. Martina Contente tilføjer, "Vi har haft fantastisk feedback på denne undersøgelse fra det videnskabelige samfund, da det giver et nyt kemisk værktøj, der kan anvendes på en lang række molekylære reaktioner. Det faktum, at det er en meget stabil reaktion, der er skabt uden behov for særlige forhold betyder, at det har potentiale til en billig kommerciel anvendelse i produktionen af ​​nye lægemidler. Vi mener, at vi har låst op for en ny kombination i de katalytiske triader, som naturen ser ud til at have misdannet, muligvis for at stramme kontrollen med reaktivitet, men det for en kemiker kunne være en rigtig guldgrube. "