اولین آنزیم مصنوعی از دو گروه غیر زیستی ایجاد شد

آنزیم‌ها کاتالیزورهای طبیعی هستند که تحت شرایط ملایم عمل می‌کنند. این امر آن‌ها را به یک جایگزین جذاب برای کاتالیزور شیمیایی صنعتی تبدیل می‌کند که ممکن است به دما و فشار بالا و حلال‌های سمی یا فلزات نیاز داشته باشد. اما تمام واکنش‌های شیمیایی توسط آنزیم‌های طبیعی کاتالیز نمی‌شوند. اصلاح آنزیم‌های موجود یک گزینه است اما پروفسور ‏جرارد رولفوس‏، استاد شیمی دانشگاه گرونینگن ‏معتقد است که ایجاد آنزیم‌های جدید می‌تواند یک گزینه ارزشمند دیگر باشد. ​

برای این مطالعه، آن‌ها یک کمپلکس مس را به پروتئینی که هیچ خواص آنزیمی نداشت اضافه کردند و یک آمینو اسید غیر طبیعی را نیز در پروتئین وارد کردند. همراه با مس، یک زنجیره جانبی آمینو اسید قادر به کاتالیز واکنش مورد نظر بود. این روش می‌تواند جایگزین کاتالیز شیمیایی استاندارد شود و شیمی را از نظر انرژی کارآمدتر و در نتیجه تمیزتر کند. ​

" آنزیم‌های طبیعی برای کاتالیز واکنش‌های خاص تکامل یافتند. تطبیق نیاز به نوعی انتقال آنزیم دارد. به همین دلیل است که ما پیشگام ایجاد آنزیم‌های جدید و غیر طبیعی هستیم." رولفس می‌‌گوید. در سال ۲۰۱۸، آن‌ها یک پروتئین غیر آنزیمی، عامل نسخه‌ای باکتریایی LmrR را ایجاد کردند که می‌توانست ساختارهای هیدرازون غیر زیستی را بعد از وارد کردن اسید آمینه غیر طبیعی pآمینو فنول تشکیل دهد. این اولین آنزیم ایجاد شده با استفاده از آمینو اسید غیر طبیعی به عنوان یک گروه کاتالیزوری بود. ​

این بار، آن‌ها از همان پروتیین LmrR استفاده کردند و دو جزء کاتالیزوری بیولوژیکی به آن اضافه کردند: یکی از آن‌ها همان آمینو اسید غیر طبیعی pآمینو فنول و دیگری یک کمپلکس حاوی مس بود. هر دو می‌توانند جفت واکنش را برای واکنش کلاسیک اضافه شدن مایکل، که به طور گسترده در شیمی آلی برای ایجاد پیوندهای کربن - کربن استفاده می‌شود، فعال کنند. رولفس می‌گوید: " اما هر دوی آن‌ها باید در موقعیت مناسبی باشند تا به طور موثر و انتخابی این واکنش را کاتالیز کنند." "تنها اضافه کردن هر دو جز به یک لوله آزمایش عملی نیست:" در واقع، وقتی خیلی به هم نزدیک می‌شوند یکدیگر را خنثی می‌کنند."

کمپلکس حاوی مس خود را از طریق پیوندهای فوق مولکولی به پروتئین LmrR دونات شکل متصل می‌کند. موقعیت آن با تعامل با پروتئین تعیین می‌شود. آن‌ها مشخص کردند که در کجا p - آمینوفنول باید در پروتئین قرار داده شود تا یک محل فعال ایجاد شود. بخش کاتالیزوری این آمینو اسید یک زنجیره جانبی آنیلین است. آن‌ها کاربرد بالقوه این زنجیره جانبی آنیلین برای کاتالیز را می‌دانستند و پیش‌بینی می‌کردند که ترکیب آن با کاتالیز مس امکان پذیر خواهد بود. وقتی آنزیم جدید ساخته شد، معلوم شد که پروتئین سازگار شده یک کاتالیزور بسیار انتخابی برای اضافه شدن مایکل است. ​

منتشرشده در وبسایت Science Blogs در تاریخ 10 فوریه 2020
لینک مقاله اصلی: https://scienceblogs.com/sb-admin/2020/02/10/first-artificial-enzyme-two-non-biological-groups-created-151440​
ترجمه این مقاله با استفاده از ربات ترجمه متن تخصصی و مقالات و بدون بازبینی انسانی انجام شده.