Onderzoekers van de Universiteit van Basel hebben een natuurlijk enzym aangepast om een uitdagende chemische reactie te katalyseren, wat nieuwe mogelijkheden opent voor de duurzame en efficiënte synthese van complexe moleculen, waaronder farmaceutica en fijnchemicaliën. Deze doorbraak, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, combineert metaalhydride waterstoftransfer (MHAT) chemie met enzymatische katalyse.
Het team heeft een veelvoorkomend hemoproteïne-enzym gemodificeerd om MHAT-reacties uit te voeren binnen zijn actieve site. Dit resulteerde in de productie van driedimensionale moleculen met een specifieke, enkelvoudige configuratie, waarbij een verhouding van wel 98:2 van links- naar rechtsdraaiende moleculen werd bereikt. Het bereiken van een dergelijke hoge stereoselectiviteit is met traditionele chemische methoden zeer moeilijk. De specificiteit van het enzym betekent echter dat voor verschillende startmaterialen mogelijk verdere aanpassingen van het enzym-scaffold nodig zijn voor optimale resultaten.
Deze ontwikkeling is een belangrijke stap in de richting van groenere chemische processen. Biokatalyse, het gebruik van enzymen als katalysatoren, biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van conventionele chemische methoden, zoals verbeterde reactieselectiviteit, verminderde milieu-impact en lagere energievereisten. Enzymen opereren doorgaans onder milde omstandigheden, wat leidt tot minder afval en het gebruik van gevaarlijke oplosmiddelen wordt geminimaliseerd. Dit sluit aan bij de bredere trend in de chemische industrie om duurzamere productieprocessen te ontwikkelen voor fijnchemicaliën en farmaceutica, sectoren die traditioneel bekend staan om hun aanzienlijke afvalproductie.
De onderzoekers verkennen ook duurzamere methoden voor de vorming van metaalhydriden om de toepasbaarheid van deze transformatie verder te verbeteren. Deze vooruitgang zal naar verwachting de productie van hoogwaardige chemicaliën stroomlijnen en bijdragen aan een meer duurzame chemische synthese. De aanpassing van natuurlijke enzymen voor specifieke, complexe chemische reacties, zoals hier gedemonstreerd, is een groeiend gebied binnen de enzym-engineering. Dit veld richt zich op het verbeteren van de selectiviteit, activiteit en stabiliteit van enzymen voor industriële toepassingen, wat leidt tot efficiëntere en milieuvriendelijkere productieketens.