Kimyagerler Yeni Yapay Enzim Yaratıyor
Enzimler doğanın güç merkezleridir. Tüm hayvanların, bitkilerin ve diğer tüm canlı organizmaların hücrelerinde bulunan, binlerce biyolojik işlevi tetikleyen kimyasal reaksiyonları hızlandırır – nöron oluşturmadan yiyecekleri sindirmeye kadar.
İşlerini öylesine seçici ve çok hızlı gerçekleştiriyorlar ki – göz açıp kapayıncaya kadar milyonlarca kez daha hızlı – biyomimetik kimya alanı, son birkaç on yıl içinde doğal enzimlerin gücünü taklit edebilecek yapay enzimler tasarlamak amacıyla ortaya çıktı. Yapay enzimler, örneğin, mısırları etanole dönüştürebilir veya yeni ilaçların daha hızlı, ucuz ve etkili bir şekilde oluşturulmasına yardımcı olabilir .
Bu hedefe ulaşmaya bir adım daha yaklaşan Miami Üniversitesi’nde hesaplamalı bir kimyager olan Rajeev Prabhakar ve Michigan Üniversitesi’ndeki işbirlikçileri, doğal bir metalloenzim gibi işlev gören yeni, sentetik, üç iplikçikli bir molekül veya metal iyonları içeren enzim.
Suni analoglarını tasarlama umudunda enzim reaksiyonlarını inceleyen bir kimya profesörü olan Prabhakar, “Onların yapılabileceği açık değildi, ama onları yaptık. Ve sonra reaksiyonları başarıyla katalizlemek için kullandık.” Dedi . “Bu, uzun zamandır kimyanın kutsal kâsesi olarak kabul edilen yapay enzimlerin gelişiminde artımlı ama önemli bir adımdır. Ne yazık ki, doğal enzimler vücudumuzda ve diğer yaşam formlarında iyi çalıştıkça, diğer ortamlara çok iyi tahammül etmezler. Ayrıca çok pahalıdırlar ve hazırlanması ve saflaştırılması kolay değildir. ”
Bu hafta Nature Chemistry’de yayınlanan çığır açan çalışmaları için Prabhakar ve yüksek lisans öğrencisi Vindi M. Jayasinghe-Arachchige, yıllar boyunca öncülük ettiği yapay enzimler Pecoraro laboratuvarının performansını geliştirmek için Michigan L.Pecoraro ile güçlerini birleştirdi. . Michigan araştırmacıları daha önce bir dizi kimyasal reaksiyonu başarıyla katalize eden daha basit sentetik metaloenzimler oluşturmuşlardı . Ancak bu yapay makromoleküller, Prabhakar’ın katalitik yeteneklerini sınırladığı üç özdeş veya simetrik “homotrimerik” iplik ile tasarlandı.
Jayasinghe-Arachchige’in Miami Üniversitesi’nin Prabhakar’ın rehberliği ile süper bilgisayarı üzerinde tasarladığı yeni molekülde, üçüncü iplik yapısı olarak diğer iki iplikten farklıdır. Kuantum mekanik hesaplamaları, “heterotrimerik” bir bobin olarak bilinen daha karmaşık, simetrik olmayan, üç iplikli yapının homotrimerik yapay metaloenzimlerin katalitik performansını arttırdığını gösterdi – Pecoraro ve ekibinin Michigan laboratuvarındaki deneylerle doğruladığı bir bulgu .
Prabhakar, “Tekniklerimiz farklı ama tamamlayıcı,” dedi. “Pecoraro grubunun yaptıklarını yapamıyoruz ve ne yaptıklarını yapamayız. Bilgisayardaki molekülleri modelliyoruz, böylece yapısal özelliklerini ve oluşumlarının mekanizmasını tahmin edebiliyoruz. Gerçek şeyleri inşa etmek için modellerimizi kullanıyorlar ve bu durumda bu doğal bir heterotrimerik molekülün ilk örneğidir. ”
Çoğu kişi muhtemelen çalışmayı başlığı kadar anlaşılmaz bulacaktır: “Pb (II) (Cys) 3 şablon aracılı bir strateji kullanılarak tasarlanan heteromerik üç telli sarmal bobinler.” Ancak sonuç olarak, Prabhakar, Miami ve Michigan’da yapılan işbirlikçi araştırmanın , doğal enzimlerin yanı sıra çalışan yapay enzimlerin oluşturulmasına yönelik yeni bir stratejiye kapı açtığını söyledi.
Pecocaro, Prabhakar ve Jayasinghe-Arachchige’e ek olarak, çalışmanın diğer yazarları arasında Prabhakar’ın eski Michigan öğrencisi Thomas J. Paul, şu anda Michigan Üniversitesi’nde; Michigan Üniversitesi’nden Audrey E. Tolbert, Catherine S. Ervin ve Kosh P. Neupane; ve Tayland’daki Kral Mongkut Teknoloji Üniversitesi’nden Leela Ruckthong.
Şimdi kimyadaki doktora çalışması için son yılında, Jayasinghe-Arachchige, yeni molekülün kimyasal yapılarını ve reaksiyonlarını modellemesine izin veren hesaplama kimyası tekniklerindeki ilerlemelerden hayran kaldığını söyledi.
Jayasinghe-Arachchige, “Bulgularımızın, yaşam kalitesini artırmak için kullanılabilecek verimli yapay enzimlerin geliştirilmesine yönelik yeni yollar yaratacağından heyecan duyuyorum ” dedi ve kadınların yeterince temsil edilmediği bir alanda bir kadın olarak, Umarım bu çalışma, kadınları STEM alanlarının büyüleyici dünyasına katılmaya motive edecektir. ”
Kaynak : phys.org
