آنزیم های تکامل یافته شیمی رادیکال جدید را انجام می دهند | پژوهش

آنزیم‌های P450 برای انجام واکنش‌های چرخه‌ای رادیکال نامتقارن غیرطبیعی آموزش دیده‌اند. با نشان دادن اینکه آنزیم‌ها می‌توانند استریوشیمی فرآیند رادیکال آزاد را هدایت کنند، یافته‌ها راه‌حلی بالقوه برای آنچه که محققان پشت کار به عنوان یک چالش «بدنام دشوار» توصیف می‌کنند، ارائه می‌کند.

تیم آمریکایی از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، و دانشگاه پیتسبورگ، یک متالوزیم سیتوکروم P450 را که معمولاً واکنش‌های اکسیداسیون انتخابی استریو انجام می‌دهد، برای انجام واکنش چرخه‌سازی رادیکال انتقال اتم (ATRC) تغییر کاربری دادند. این واکنش‌های ATRC قبلاً فقط به‌صورت غیرانتخابی با استفاده از کاتالیزورهای مولکولی کوچک انجام می‌شدند.

محققان از «خواص ردوکس ذاتی» آنزیم‌های سیتوکروم P450 الهام گرفتند و معتقد بودند که این ویژگی‌ها می‌توانند به واکنش ATRC منتقل شوند. آنها ابتدا طیف وسیعی از متالوپروتئین‌ها را برای هر گونه توانایی برای هدایت واکنش غیرطبیعی، که یک لاکتام از یک بستر آمیدی حاوی گروه‌های برمید و آلکن تولید می‌کند، غربال کردند. از آنجایی که محققان از آنزیم‌ها استفاده می‌کردند، سپس توانستند از تکنیک‌های تکامل هدایت‌شده که توسط فرانسیس آرنولد برنده جایزه نوبل شیمی در سال 2019 پیشگام بود، برای تنظیم انتخابی موفق‌ترین نامزدها استفاده کنند.

سالم اشریشیا کلی حاوی آنزیم‌های تکامل‌یافته برای انجام واکنش در طیف گسترده‌ای از مولکول‌های سوبسترا در مقیاس گرمی مورد استفاده قرار گرفت، که انانتیو انتخاب‌پذیری تا ۹۷ درصد و دیاسترو انتخاب‌پذیری تا ۹۶ درصد به دست آمد.

این تیم می نویسد که یافته های آنها یک راه نویدبخش جدید “برای رام کردن واسطه های رادیکال زودگذر برای کاتالیز نامتقارن” ارائه می دهد.