KARMAŞIK MOLEKÜLLERİ HASSAS BİR ŞEKİLDE OLUŞTURMAK İÇİN TASARLANMIŞ ENZİM
Bu Atılım, Çeşitli Karmaşık Kimyasalların Daha Sürdürülebilir ve Verimli Bir Şekilde Üretilmesinin Önünü Açıyor
Katalizörler, daha sürdürülebilir yeşil kimyaya ulaşmak için en önemli araçlardan biridir. Kimyasal reaksiyonları hızlandırarak daha verimli ve kontrol edilebilir hale getirirler. Sonuç olarak, çok çeşitli ürünlerin üretiminde enerji, atık ve maliyet tasarrufu sağlanabilir. Yeni katalizör arayışı, 20. yüzyıldan beri kimya alanını meşgul etmiştir.
Doğanın katalizörleri olan enzimler, kimyasal reaksiyonların hem reaktifliğini hem de seçiciliğini artırmadaki olağanüstü yetenekleri ve ayrıca çevre dostu özellikleri nedeniyle giderek daha fazla ilgi görmektedir.
Yakalama Şansı Olan Umut Verici Bir Yöntem
Son zamanlarda, metal hidrit hidrojen atomu transferi (MHAT), karmaşık molekülleri verimli bir şekilde oluşturmak için umut verici bir katalitik yöntem olarak ortaya çıkmıştır. Metal hidritten (bir hidrojen atomuyla bağlanmış bir metal atomu) oluşan bir bileşik, organik bileşik içindeki bir çift bağa bir hidrojen atomu aktararak, sonraki bağ oluşumunu tetikleyen reaktif bir ara madde üretir.
MHAT, düz ve iki boyutlu bir substratı üç boyutlu bir mimariye sahip karmaşık bir moleküle dönüştürebilir. Ancak, molekül içindeki atomların üç boyutlu dizilimi üzerinde, özellikle de molekülün ayna görüntüsü konfigürasyonları (sol ve sağ eller gibi) üzerinde hassas bir kontrol sağlamak hâlâ zorlu bir süreçtir.
Ancak ilaç ve ince kimyasal üretiminde tek taraflı bir yapılandırmanın oluşturulması hayati önem taşır. Bunun nedeni, iki ayna görüntüsü molekülünün farklı biyolojik özellikler gösterebilmesidir; biri terapötik açıdan faydalı olabilirken, ayna görüntüsündeki muadili etkisiz, hatta toksik olabilir.
Enzim Tek Elle Yapılandırma Üretir
Basel Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, MHAT kimyasını enzimatik katalizle birleştirerek tek elli konfigürasyona sahip üç boyutlu moleküller üretmeyi başardılar. Çığır açan bu araştırma, Basel Üniversitesi'nde Prof. Dr. Thomas R. Ward liderliğindeki Ulusal Araştırma Yetkinlik Merkezi "Moleküler Sistem Mühendisliği" kapsamında yürütülüyor. Ward ve ekibi, sonuçlarını Nature dergisinde yayımladı .
Araştırma ekibi, doğada yaygın olarak bulunan bir enzim olan hemoproteini, katalitik bölgesinde MHAT reaksiyonlarını gerçekleştirecek şekilde yeniden kullanmayı başardı. Gelişmiş enzim iskeleti sayesinde, molekülün neredeyse yalnızca istenen tek elli formunu üretiyor (sol ve sağ elli moleküllerin oranı %98'e kadar). Özellikle, bu tür dönüşümlerin geleneksel kimyasal araçlarla gerçekleştirilmesi oldukça zor. Makalenin başyazarı Dr. Xiang Zhang, "Şimdiye kadar böyle bir MHAT reaksiyonunu gerçekleştirebilecek hiçbir enzim bilinmiyordu," diye açıklıyor.
Belirlilik – Hem Bir Lanet Hem De Bir Lütuf
Bu çığır açan buluş, çeşitli karmaşık kimyasalların daha sürdürülebilir ve verimli bir şekilde üretilmesinin önünü açıyor. Araştırmacılar, bu çok yönlü kimyasal dönüşümü katalize etmek için doğal bir enzimi yeniden kullanarak, farmasötiklerin ve diğer yüksek katma değerli kimyasalların sentezini kolaylaştırmayı hedefliyor.
Ancak enzimin özgüllüğü hem bir lanet hem de bir lütuftur: Yapısal olarak farklı bir başlangıç malzemesi kullanılırsa, enzim iskeletinin yüksek özgüllüğe ulaşması için daha fazla mühendislik çalışması gerekebilir. Ayrıca, bu dönüşümü daha da kullanışlı hale getirmek için araştırmacılar, metal hidrit oluşumu için daha sürdürülebilir bir yol arıyorlar.
