独自の触媒能力を備えた「バイオニック」酵素が開発されました

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科学者たちは、ミオグロビン分子に配位している鉄イオンを除去し、それを高貴なイリジウムに置き換えることに成功しました。人工タンパク質は、天然酵素が知られていない反応を触媒することができました。これは、ジャーナルNatureによって発行された記事によって報告されています。

ミオグロビンと呼ばれる小さなタンパク質は、心臓と骨格筋への酸素輸送を提供します。血中ヘモグロビンと同様に、酸素結合はタンパク質の活性部位(中心に鉄原子を持つ窒素含有ポルフィリン構造)で発生します。これは非常に用途の広い設計です。さまざまなバリエーションで、金属含有ポルフィリンは多くの異なる機能を実行する分子の一部です。

この能力を利用して、効果的な工業用触媒を得る試みがなされている。一部の科学者はそのような分子のタンパク質部分の修飾に取り組んでいますが、他の科学者はポルフィリン色素を別々に分離して使用しようとしています。カリフォルニア大学バークレー校のジョン・ハートウィグ教授のグループの化学者が3番目のルートを取り、酵素の元の天然金属タンパク質複合体に変更を加えました。

著者らは、マッコウクジラのミオグロビンの遺伝子と、別のポルフィリン含有タンパク質であるバクテリアのバチルスメガテリウムであるシトクロムをなんとか改変しました。このような遺伝子をE.coli細胞に導入し、鉄が枯渇した培地で培養した後、科学者はポルフィリン-金属補因子を含まないタンパク質複合体を単離することができました。それらの産生は「副」収量よりも桁違いに高かった。天然に存在するタンパク質の。これは彼らに酵素を構築するための柔軟な「プラットフォーム」を与え、化学者は彼らに異なる金属を含む多くの異なるポルフィリンを追加し、自然界には存在しない数十の潜在的に有用な生体触媒をもたらしました。

最も有望な著者の1人は、イリジウムの原子を含むミオグロビンに基づく人工タンパク質と呼ばれています。これは、生物が使用しない貴金属です。彼らは、そのような酵素が二価の炭素の挿入を介してC-H結合のC-Cへの変換を触媒することができることを示した。科学者たちは、最終的なキラル生成物のさまざまなエナンチオマーの合成を触媒する2つの形態のタンパク質を取得することさえできました。

天然酵素をベースにしたさまざまな生体触媒の創出は、化学産業に真のブレークスルーをもたらす可能性があります。常温およびpHでの操作が可能で、選択性が高いため、多くの産業上重要な化学変換をより安価に、より効率的に、そして環境に対してより安全に行うことができます。

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