Новый синергетический метод может создать не

Новая химия, новая энзимология. С помощью нового метода, который объединяет лучшее из двух миров — уникальное и взаимодополняющее действие ферментов и фотохимии малых молекул — исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре открыли двери для новых каталитических реакций. Их синергетический метод позволяет получать новые продукты и оптимизировать существующие процессы, в частности, синтез неканонических аминокислот, важных для терапевтических целей.

«Этот метод решает, по моему мнению, одну из самых важных проблем в нашей области: как разработать новые каталитические реакции в общем смысле, которые являются новыми как для биологии, так и для химии», — сказал профессор химии Ян Ян, автор статьи. это появляется в журнале Science. Кроме того, процесс является стереоселективным, что означает, что он может выбирать предпочтительную «форму» получаемой аминокислоты.

Синергетический фотобиокаталитический метод состоит из двух одновременно протекающих каталитических реакций. Фотохимическая реакция генерирует короткоживущую промежуточную молекулу, которая работает с реактивным промежуточным продуктом ферментативного процесса, в результате чего образуется аминокислота.

Сторона биокатализа начинается с фермента, который активирует богатый природный аминокислотный субстрат и образует ферментативный промежуточный продукт. Между тем, с синтетической стороны, фотокатализатор с небольшими молекулами создан для поглощения видимого света, чтобы использовать энергию для активации другого субстрата. Эта реакция создает короткоживущие радикалы — временные, высокореактивные молекулы, которые и являются инструментом, выбранным Лабораторией Янга.

Особенность радикалов (также известных как «свободные радикалы») заключается в том, что они не только недолговечны, но и их трудно поймать.

«По общему мнению, если вы образуете радикал в растворе или вне белкового кармана, с ним может произойти очень много всего, прежде чем он сможет совершить что-то продуктивное, например подвергнуться побочным реакциям или разрушиться», — Ян сказал.

Но козырем лаборатории является промежуточная молекула, образующаяся в результате ферментативной реакции и способная захватывать свободный радикал.

«Итак, теперь самым важным и интересным шагом является то, что как только мы формируем эту временную и короткоживущую разновидность свободных радикалов, они могут перемещаться к активному центру фермента и вступать в реакцию с образованной ферментом активированной ковалентной промежуточной молекулой», — сказал Янг. «По сути, мы разработали систему, в которой радикал может эффективно реагировать с образующимся ферментом промежуточным продуктом и осуществлять стереоселективную химию».

Работа Ян Янга объединяет органическую химию, металлоорганическую химию, энзимологию, белковую инженерию, биоинформатику и компьютерное моделирование, решая сложные проблемы в широко определенной области синтетической химии и катализа.

Именно эту эффективность преследует лаборатория Янга в своем стремлении создать платформу для стереоселективного неканонического синтеза аминокислот («неканонический» просто означает, что эти строительные блоки белка не встречаются в генах организмов). Во-первых, этот процесс является избирательным для различных «форм» или расположения атомов относительно друг друга в образующихся молекулах — важный фактор в мире стереохимии (также известной как 3D-химия). Во-вторых, традиционный метод синтеза неканонических аминокислот представляет собой сложный многостадийный процесс.

«Наш процесс сокращает неканонический синтез аминокислот на три-пять этапов. Для аминокислот с несколькими стереогенными центрами практически не существует химических способов получения этих соединений со стереоконтролем». - сказал Ян. Для производителей пептидной терапии это может изменить правила игры. Ян получил запросы от фармацевтической и биотехнологической промышленности о возможном применении этих технологий для синтеза аминокислот.

И это не останавливается на достигнутом. Этот метод может открыть новые двери как в био-, так и в синтетическом катализе, позволяя исследователям работать с хитрыми радикалами, получать доступ к ранее недоступным соединениям и молекулам и открывать ранее неизвестные реакции.