Новые функции растительного фермента приведут к «зеленой» химии
Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории обнаружили новую функцию растительного фермента, которую можно использовать для создания химических катализаторов.
Энзим десатураза запускает ряд ключевых реакций синтеза широкого спектра органических молекул, включая сырье для смазочных материалов, косметики и пластика, сообщает eurekalert.org. Выводы исследования опубликованы в Plant Physiology.
«Фермент может лечь в основу новой формы «зеленой» химии, — сказал руководитель проекта, Джон Шанклин. – Возможно, мы адаптируем биомолекулы для производства полезных химикатов в растениях или использования в качестве сырья более дешевых и безопасных катализаторов».
Команда сделала открытие, изучая ферменты, уменьшающие насыщенность растительных масел. Десатуразы отделяют атомы водорода от углерода на определенных участках цепочки, вводя двойные связи между последними. Ранее группа Шанклина создала тройную мутировавшую версию фермента с интересными свойствами. Команда отдельно изучала каждую модификацию для определения их функций.
Два энзима с одинарными мутациями удаляли двойные связи между соседними атомами водорода, добавляя каждому гидроксильную группу. Это вело к формированию жирных кислот с 2 смежными ОН. Такие вещества, диолы, являются важным компонентом смазочных материалов. Кислоты можно превратить в пластик или другой продукт.
«Диолы – ценные промышленные химикаты. Но их сложно изготовить в лаборатории»,- сказал Шанклин.
Лучшие катализаторы для этой задачи дорогие, летучие и ядовитые, добавил специалист. Кроме того, диолы сложно привести к единой чистой форме.
«Открытые мутировавшие ферменты решают эту задачу», — сказал Шанклин.
Анализ показал, что атомы кислорода обеих ОН-групп пришли из одной молекулы. Способность передавать оба атома при реакции реакции (диоксигеназная химия), оказалась неожиданной для дижелезного фермента (2 атома железа на одном активном участке).
«Ранее мы не наблюдали таких процессов», — сказал Шанклин.
На следующих этапах команда хочет определить кристаллическую структуру фермента с помощью рентгена Национального ускорителя для получения синхротронного излучения II. Она позволит понять механизмы этого класса катализаторов.
