Дослідники з Базельського університету досягли значного прогресу в галузі зеленої хімії, модифікувавши природний фермент для каталізації складних хімічних реакцій з безпрецедентною точністю та ефективністю. Цей прорив має потенціал революціонізувати синтез складних молекул, включаючи фармацевтичні препарати та тонкі хімікати, прокладаючи шлях до більш екологічно чистого виробничого процесу. Результати дослідження опубліковані у престижному журналі Nature.
Інноваційний підхід поєднує хімію перенесення водневого атома металу (MHAT) з ферментативним каталізом. Ця синергія дозволяє створювати тривимірні молекули з унікальною, односторонньою конфігурацією. MHAT є перспективним каталітичним методом для ефективного створення складних молекул, перетворюючи пласкі двовимірні субстрати на тривимірні структури. Однак досягнення точного контролю над просторовим розташуванням атомів, особливо створення дзеркальних конфігурацій, залишається складним завданням. У фармацевтичному виробництві це критично, оскільки дзеркальні молекули можуть мати значно різні біологічні властивості.
Команда вчених модифікувала поширений гемопротеїновий фермент, щоб він міг каталізувати реакції MHAT у своєму активному центрі. Це призвело до вироблення бажаної односторонньої форми молекули з надзвичайною точністю, досягаючи співвідношення лівих до правих молекул до 98:2. Досягнення такої високої стереоселективності є складним завданням для традиційних хімічних методів. Стереоселективність, здатність реакції надавати перевагу одному стереоізомеру над іншим, є ключовою для створення молекул із специфічною тривимірною структурою, що впливає на їхню біологічну активність.
Хоча специфічність інженерного ферменту є значною перевагою, вона також має обмеження. Селективність ферменту може вимагати подальших коригувань, якщо використовуються структурно різноманітні вихідні матеріали. Дослідницька група також вивчає більш стійкі методи отримання металевих гідридів, що використовуються в реакціях, для підвищення корисності цієї трансформації. Загалом, це досягнення знаменує собою перспективне майбутнє для розробки складних молекул у більш стійкий спосіб, потенційно змінюючи галузі, що покладаються на складний хімічний синтез. Цей прорив відкриває нові шляхи для синтезу складних молекул, включаючи фармацевтичні препарати та тонкі хімікати, у більш екологічно чистий та ефективний спосіб. Ферменти, як природні каталізатори, привертають все більшу увагу завдяки своїй винятковій здатності покращувати як реактивність, так і селективність хімічних реакцій, а також завдяки своїм екологічно безпечним властивостям. Це дослідження є частиною Національного центру компетенції з молекулярної інженерії систем, який очолює професор Томас Р. Ворд з Базельського університету.