Całkowicie sztuczne enzymy - kolejny przełom w nauce

Chemicy z dwóch amerykańskich uniwersytetów jako pierwsi w historii zaprojektowali i zsyntetyzowali w pełni funkcjonalne sztuczne enzymy. Dzięki odkryciu tej metody będzie można neutralizować toksyny, udoskonalić leki a także chronić się przed bronią biologiczną.

Zespół, prowadzony przez prof. Kendalla Houka, doniósł o swoim najnowszym dokonaniu w ostatnim numerze czasopisma Nature. Umiejętność projektowania enzymów zdolnych do przeprowadzania oczekiwanych reakcji niewątpliwie znajdzie ogromne zastosowanie. Prof. Houk skomentował odkrycie słowami: "Nareszcie jesteśmy w stanie projektować i syntetyzować enzymy zdolne do przeprowadzania reakcji, których żaden znany z natury enzym nie potrafi katalizować. Naczelnym celem naszych badań jest używanie komputerowych metod obliczeniowych w celu takiego rozplanowania ułożenia przestrzennego aminokwasów w strukturze białka, by było ono w stanie przeprowadzić zaplanowaną przez nas reakcję."

Praca nad projektowaniem enzymów jest niezwykle złożonym procesem. Najcięższym jego fragmentem jest wirtualne stworzenie tzw. centrum aktywnego, czyli miejsca w cząsteczce białka, w którym przyłączane są reagujące związki i przeprowadzana jest reakcja. W przypadku przytoczonej wcześniej reakcji aldolowej zadanie było wyjątkowo ciężkie, gdyż na reakcję tę składa się aż sześć kolejnych etapów. Dodatkową trudnością jest potrzeba przeprowadzenia obliczeń o niesamowitej wręcz dokładności, sięgającej jednej setnej nanometra.

Obecne badania są ogromnym krokiem naprzód. Kilka lat temu zastosowanie technik obliczeniowych nie przynosiło oczekiwanych rezultatów, ze względu na zbyt niską moc obliczeniową oraz dokładność programów symulujących kształt cząsteczek.

Cały projekt, sponsorowany przez amerykańską Agencję Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych (DARPA, od ang. Defense Advanced Research Projects Agency), trwał aż trzy lata. Technologia opracowana przez Amerykanów znajdzie z pewnością wiele zastosowań. Wszystko wskazuje na to, że umożliwi przeprowadzanie licznych reakcji, które na dzień dzisiejszy są niemożliwe do zrealizowania.

Źródło: Kopalnia Wiedzy