Ученые из США исследовали структуру фермента 2-оксоглутарата железа (Fe/2OG), чтобы использовать ферменты этого типа для создания широкого спектра молекул, невоспроизводимых методами современной химии. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Исследователи из Университета штата Северная Каролина и Техасского университета в Остине смогли выявить активный центр фермента Fe/2OG, чтобы точнее изучить его способность связываться с различными субстратами. При этом они обнаружили, что вместо присоединения кислорода ферменты Fe/2OG используют катионы (высокореактивные частицы) для управления десатурацией во время катализа.
Семейство ферментов Fe/2OG широко распространено в природе – они встречаются во всем, от бактерий до растений и животных. Таким образом, эти ферменты могут быть использованы в качестве более экологичной и эффективной платформы для синтеза новых молекул, таких как винилизонитрилы, обладающих антибиотическими свойствами. Однако пути, по которым ферменты Fe/2OG создают эти молекулы, вплоть до настоящего времени были плохо изучены.
«Главная цель заключалась в том, чтобы понять, как ферменты в этом семействе создают определенные молекулы, чтобы мы потенциально могли использовать естественный процесс, который современная химия не может воспроизвести», – отметил Вей-чен Чанг, доцент кафедры химии в Университете штата Северная Каролина и один из соавторов исследования.
Сосредоточив внимание на том, как фермент связывается с конкретным субстратом, ученые теперь могут определить, какие другие субстраты могут быть использованы ферментом, что является более эффективным способом определения потенциальных реакций и продуктов, чем экспериментирование.
Исследовательская группа сосредоточилась на двух ферментах Fe/2OG – именуемых PvcB и PlsnB – и сравнила их структуру и продукты, которые они производили. Они определили центры связывания на обоих ферментах, но когда дело дошло до изучения того, как фермент выполняет свои преобразования, они сделали удивительное открытие.
Обычно ферменты Fe/2OG катализируют или создают новый продукт следующим образом: фермент связывается с субстратом, один атом кислорода из молекулярного кислорода (O2) вводится в субстрат, и присоединение кислорода запускает реакцию. Этот процесс называется гидроксилированием. «Но для этих ферментов трансформация или реакция управляется не гидроксилированием, а реактивным катионом, который запускает последующую десатурацию, когда вводятся новые связи», – пояснил Чанг.
Два изученных фермента Fe/2OG (PIsnB и PvcB) использовали принципиально различную десатурацию для создания разных продуктов из одного и того же субстрата.
«Теперь, когда мы знаем, как эти ферменты катализируют превращения, и нашли места связывания, у нас есть основа для определения того, что они могут делать с точки зрения реакций. Мы также можем порекомендовать и спрогнозировать лучшие субстраты для получения ценных целевых продуктов», – заключил Чанг.