Kuralları Yıkmak Yeni Kimyasal Reaksiyonların Önünü Açtı
Bilim insanları, ilaç üretiminden gıda üretimine kadar çok çeşitli yeni uygulamaların kilidini açabilecek kimyasal reaksiyonlar oluşturmaya yönelik yeni bir yöntem geliştirmek için enzim mühendisliğinin bilinen kurallarını yıktılar.
Nottingham Üniversitesi ve Bern Üniversitesi’nden Profesör Francesca Paradisi ve Dr. Martina Contente, Nature Catalysis’te yayımlanan makalelerinde, enzimdeki yeni bir tek basamaklı reaksiyon yoluyla kimyasal molekülleri daha verimli bir şekilde üretmek için yeni bir yöntem gösteriyor.
Nottingham’daki Kimya Okulu’nda Biyokataliz Profesörü ve Bern Üniversitesi’nde Farmasötik Kimya Profesörü olan Paradisi yararlı bir enzimin temel kalıntılarından birindeki çok basit bir mutasyonun, vücuttaki birçok biyolojik süreçte hayati önem taşıyan doğal metabolitlerin yanı sıra zorlu kimyasal moleküllerin hazırlanmasında mutant varyantın kullanılmasını sağladığını belirtti.
Enzimlerle ilgili herhangi bir ders kitabı, herhangi bir enzim ailesindeki katalitik amino asitlerin nasıl yüksek düzeyde korunduğunu anlatacaktır, bunlar aslında bir enzimin yapabileceği kimya türünün bir imzasıdır. Varyasyonlar meydana gelir ve bazı durumlarda değiştirilen amino asit benzerse, her ikisi de doğada önemli oranda bulunabilir, ancak diğerleri çok daha az yaygın olabilir ve yalnızca sınırlı sayıda türde bulunur.
Profesör Paradisi, bu çalışmada, enzim mühendisliğinin el değmemiş bir alanını keşfettiklerini belirtti, bir enzimin aktif bölgesindeki önemli bir katalitik kalıntısını değiştirdiklerini ve daha önce bunu yapmanın enzimin aktivite kaybına neden olacağını düşündüklerini ama bu biyokatalizörün sentetik bir yönde kullanıldığını ve aslında zorlayıcı olduğu zaman durumun böyle olmadığını bulduklarını ancak artık çok çeşitli ürünlerde kullanılmak üzere kolayca ölçeklendirilebilen ve ticari olarak kopyalanabilen koşullar altında çok yararlı moleküller yapılabildiğini ekledi.
Bir enzimin substrat kapsamını değiştirmeye yönelik yaklaşım, ister rasyonel tasarım ister yönlendirilmiş evrim yoluyla olsun, substrat tanımada yer alan kalıntıları, katalitik olanlara her zaman dokunmadan bırakarak mutasyona uğratmak olmuştur.
Bir açil transferaz enziminin mutant varyantı hızla yaratıldı. Doğal biyokatalizör alkoller ve doğrusal aminlerle çalışırken, bu mutant varyant tiyollerle ve çok daha karmaşık aminlerle de çalışıyor. Araştırma, gerçekten de yeni varyantın esterleri hidrolize etme yeteneğini kaybettiğini gösterdi, ancak bir ester veya diğer fonksiyonel grupların (tiyoesterler ve amidler) yapılması ve ayrılmaması gereken sentetik uygulamalar için bu aslında büyük bir avantajdır.
Dr.Martina Contente, bu çalışma hakkında, çok çeşitli moleküler reaksiyonlara uygulanabilen yeni bir kimya aracı sağladığı için bilimsel topluluktan harika geri bildirimler aldıklarını, spesifik koşullara ihtiyaç duyulmadan oluşturulan çok kararlı bir reaksiyon olması, yeni farmasötik ürünlerin üretiminde düşük maliyetli bir ticari uygulama potansiyeline sahip olduğu anlamına geldiğini belirtti. Katalitik triadlarda, muhtemelen reaktivite üzerindeki kontrolü sıkılaştırmak için doğanın beğenmediği gibi görünen yeni bir kombinasyonun kilidini açtıklarına inandıklarını ve bu gelişimin bir kimyager için gerçek bir altın madeni olabileceğini ekledi.
Kaynak: sciencedaily.com
