Ученые из Университета Гронингена превратили неферментативный белок в новый искусственный фермент, добавив два небиологических каталитических компонента: неестественную аминокислоту и каталитический комплекс меди. Исследование было опубликовано в журнале Nature Catalysis.

Ферменты — это природные катализаторы, которые работают в мягких условиях. Это делает их привлекательной альтернативой для промышленного химического катализа, который может требовать высоких температуры и давления, а также токсичных растворителей или металлов. Однако не все химические реакции могут быть катализированы природными ферментами.

Чтобы использовать ферментативный катализ для получения промышленно важных веществ, исследователям нужно модифицировать эти белки, что очень непросто. В новой работе исследователи впервые продемонстрировали фермент, содержащий две искусственные группы, которые могут выступать в качестве каталитических центров для небиологических реакций.

В своем исследовании авторы использовали белок LmrR и добавили к нему два небиологических каталитических компонента: одним из них была неестественная для белков аминокислота Р-аминофенилаланин, а другим —медьсодержащий комплекс. Обе группы могут активировать реагенты для реакции Михаэля, которая широко используется в органической химии для создания углерод-углеродных связей.

Но простое присоединение этих фрагментов к белку ни к чему бы не привело. Для правильной работы системы необходимо, чтобы обе группы были правильно ориентированы. Тонко настраивая структуру белка, исследователи смогли активировать конкретные места в его молекуле, к которой присоединялись необходимые химические группы.

В результате ученым удалось синтезировать фермент, который проявлял очень селективную каталитическую активность в реакции Михаэля. По словам авторов работы, этот подход можно использовать для синтеза множества искусственных ферментов, которые смогут выступать в качестве мягких катализаторов промышленно важных реакций, снижая затраты на производство конечных продуктов и их углеродный след.