Химики придумали искусственные ферменты для невозможных реакций

Ион иридия в активном центре гибридного фермента. Изображение: John Hartwig Group/Berkeley Lab and UC Berkeley

Чтобы «научить» металлофермент миоглобин проводить нетипичные для него реакции, ученые заменили в его составе ион железа на иридий. Новый фермент может проводить реакцию, для которой не существует природного катализатора, — «превращать» связи между атомами углерода и водорода в одинарные углерод-углеродные связи.

За основу фермента со «сверхспособностями» ученые взяли миоглобин — белок скелетных и сердечных мышц, который отвечает за связывание и перенос кислорода. Миоглобину, как и родственному ему белку крови гемоглобину, для нормальной работы требуются ионы железа — за это его также называют металлоферментом.

Ученые заменили железо в составе миоглобина на иридий — благородный металл, который живые системы не используют в ферментах. Так удалось «скрестить» два типа катализаторов: биологический, представленный белковой частью, и химический — ионы иридия. От белковой части новое соединение получило стабильность, а от благородного металла — широкий спектр реакций, нехарактерных для природных соединений.

Чтобы получить белок с необходимыми свойствами, исследователи при помощи кишечной палочки E.coli создали генно-инженерный миоглобин без иона железа, а затем ввели на его место иридий. Он образовывал с миоглобином такие же связи, как и железо, поэтому новый белок мог работать. В результате ученые получили фермент, катализирующий превращение С-Н связей в С-С связи, чего не умеет делать ни один природный белок. Авторы исследования отмечают, что с использованием этого метода в будущем можно получать многие другие искусственные белковые катализаторы для реакций, для которых не существует природных ферментов.

Статья группы американских исследователей опубликована в журнале Nature.

Ионы различных металлов помогают белкам функционировать правильно, а их недостаток может приводить к серьезным нарушениям. К примеру, недавно итальянские ученые выяснили, что недостаток ионов меди превращает нормальные белки в прионы, вызывая тяжелое заболевания нервной системы.
Теги:

Читать еще на Чердаке: