Химики создали новый в природе фермент, содержащий бор

Бороновая кислота десятилетиями использовалась в органической химии, хотя ее нет ни в одном организме. «Он вызывает химические реакции, отличные от тех, которые мы наблюдаем в природе», — объясняет Джерард Рулфес, профессор биомолекулярной химии и катализа в Университете Гронингена.

Его группа создала фермент с бороновой кислотой в реактивном центре, а затем использовала направленную эволюцию, чтобы сделать его более селективным и улучшить его каталитическую силу. Кроме того, ферментативные реакции более устойчивы, чем классические химические реакции, поскольку протекают при низких температурах и без токсичных растворителей. Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Nature 8 мая.

Применение бора в органической химии насчитывает около семидесяти лет и было удостоено Нобелевской премии по химии в 1979 году. В последние годы интерес к бору как катализатору возрос, но пока его применение в химической промышленности ограничено.

Рулфес объясняет: «Пока борный катализ слишком медленный и не очень подходит для энантиоселективных реакций. Эти типы реакций используются для создания хиральных молекул, которые могут существовать в двух версиях, которые являются зеркальными отражениями друг друга, например, левая и правая рука.

«Во многих лекарствах обе руки могут оказывать разное воздействие. Поэтому важно выборочно создавать правильную руку, особенно для фармацевтической промышленности».

Расширенный генетический код

«Чтобы сделать это возможным, мы решили ввести бор в фермент. Наша группа имеет долгую историю разработки ферментов, которых не существует в природе», — говорит Рулфес. Группа Рольфса использовала расширенный генетический код , чтобы ввести в фермент неприродную аминокислоту, содержащую реакционноспособную группу бороновой кислоты. «Используя этот метод, мы можем на уровне ДНК определить, где мы размещаем аминокислоту в белке».

Как только они создадут фермент с бороновой кислотой в реактивном центре, они смогут использовать направленную эволюцию для повышения его эффективности, что приведет к более быстрому катализу. Рулфес добавляет: «Более того, поместив бороновую кислоту в хиральный контекст фермента, мы смогли добиться высокоэнантиоселективного катализа. Описанная реакция является доказательством принципа и показывает, как использовать каталитическую силу бора в ферменты».

Биокатализ

Использование ферментов для создания органических соединений важно для фармацевтической промышленности. «В своем стремлении к более экологичным и устойчивым способам производства лекарств они рассматривают возможность биокатализа, который заменит традиционные химические реакции», — говорит Рулфес.

В Гронингенском университете прилагаются согласованные усилия для достижения этой цели. Рулфес заключает: «У нас на факультете науки и техники есть ряд исследовательских групп, занимающихся такого рода работой, использующих различные подходы для создания биокаталитических решений для химической промышленности».

В этом контексте Рольфес и его команда продолжат разрабатывать свои ферменты бороновой кислоты и создавать другие подобные новые для природы ферменты.