Enzimler tüm canlı organizmaların hücrelerinde çalışarak spesifik ve karmaşık reaksiyonların oldukça kolay bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlar. Bununla birlikte, çok az sayıda doğal enzim endüstriyel uygulamalar için etkilidir ve hedefe yönelik enzim oluşturmayı gerçeğe dönüştüren keşiflerden büyük fayda sağlayabilir.
Yapay metaloenzimler, enzimatik aktivite göstermeleri için metal iyonlarının veya metalik bileşiklerin proteinlere bağlanmasıyla oluşturulabilir. Şu anda, metaloenzimler yeni işlevler keşfetmek veya doğal enzimlerle karşılaştırıldığında reaktivitelerini artırmak için çalışılmaktadır. Bununla birlikte, metaloenzimlerin reaksiyon mekanizmaları hala büyük ölçüde bilinmemektedir. Bu da belirli işlevler veya gelişmiş verimlilik için yapay enzimlerin tasarlanmasını çok zorlaştırmaktadır.
Profesör Nobutaka Fujieda liderliğindeki bir araştırma grubu, ısıya dayanıklı küçük metal bağlayıcı proteinleri kullanarak yapay metalloenzimler oluşturuyor. Son çalışmalarında, doğal olarak non-heme metalloenzimlerde yaygın olarak bulunan 2-His-1-karboksilat metal bağlayıcı motifinden yararlanarak basitçe oluşturdukları bir yapay metalloenzim tanımladılar. Araştırma sonuçları 13 Mart 2023 tarihinde Chemical Science dergisinde yayınlandı.
Yeni yapay metaloenzimler, orijinalinde histidin olan dört amino asitten oluşan bir metal bağlama bölgesine sahip. Araştırma grubu bu aminoasitleri mutasyona uğratarak karşılaştırmak üzere 12 farklı proteinden oluşan bir kütüphane oluşturdu. Kütüphaneyi taradıktan sonra, bir bakır iyonu ile bağlandığında H52A/H58E enzim varyantının en iyi stereoselektiviteye sahip olduğunu, böylece hedef molekülün doğru versiyonuyla seçici olarak reaksiyona girdiğini buldular.
Araştırma grubu daha sonra metal bağlama bölgesinin X-ışını kristalografik analizini gerçekleştirerek bakır iyonlarından türetilen iki elektron yoğunluğunu doğruladı. Ayrıca, iki bakır iyonunun kenetlenme simülasyonları, hafifçe çıkıntı yapan bakırın substrata bağlanabildiğini buldu ve grubun, bakır iyonunun substratın bağlanma olasılığının en yüksek olduğu yere hareket etmesiyle seçiciliğin en üst düzeye çıkarıldığına inanılmasına yol açtı.
Profesör Fujieda “Metal iyonlarının bu tür konumsal geçişleri doğal enzimlerde de gözlemlenmiştir. Bu nedenle yapay metaloenzimimizin reaksiyon mekanizmasının ayrıntılı analizinin doğal enzimler hakkında bildiklerimizi derinleştireceğine inanıyoruz. Bu araştırmanın ilerlemelerinin, ılımlı koşullar altında çalışabilen biyokatalizörlerin yaratılmasına yol açacağını umuyoruz” dedi. [1]Success in simple creation of artificial metalloenzymes with high stereoselectivity[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Success in simple creation of artificial metalloenzymes with high stereoselectivity |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
