Новости химической науки > Искусственный металлофермент катализирует алкилирование

Перепрограммирование генетического кода бактерии, приведшее к инкорпорированию неканонической аминокислоты в формирующийся на рибосоме белок, позволило исследователям из Нидерландов создать новый металлофермент, способный катализировать энантиоселективный процесс.

Искусственные металлоферменты были успешно опробованы в катализе асимметрических реакций алкилирования Фриделя-Крафтса. (Рисунок из Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c4sc01525h)

Как поясняет возглавлявший исследование Жерар Рофе (Gerard Roelfes) из Университета Гронингена, природа уже разработала огромное количество каталитических реакций, протекающих с исключительно высокой скоростью и селективностью, однако, все же, с позиции химика-синтетика, такой набор каталитических реакций очень ограничен. В группе Рофе изучают реакции, протекающие в условиях катализа традиционными катализаторами, однако протекающими не со столь высокой скоростью и избирательностью, как реакции, катализируемые ферментами.

Металлоферменты комбинируют гибкость возможностей металлокомплексных катализаторов с высокой активностью и селективностью ферментов. Обычно искусственные металлоферменты получают, связывая каталитически активный комплекс переходного металла с носителем на основе биологически активной молекулы, чаще всего – белка.

Исследователи из группы Рофе провели генетическую модификацию Escherichia coli, эта модификация привела к тому, что бактериальные клетки приобрели способность встраивать в один из своих белков аминокислоту, связывающую медь. Преимуществом нового метода синтеза металлофермента является то, что полученный таким полубиологическим способом металлосодержащий белок нет необходимости подвергать дальнейшей модификации или очистке. Полученный металлофермент был успешно протестирован в качестве катализатора асимметрической реакции алкилирования по Фриделю-Крафтсу – энантиомерный избыток реакции, катализируемой новым металлосодержащим белком, достигал 83%.

Такафуми Уэно (Takafumi Ueno), специализирующийся по механизмам химических реакций в живых клетках, из Технологического Института Токио высоко оценивает результаты работы. Уэно полагает, что результаты работы могут быть использованы не только для быстрого скрининга металлоферментов, но и для применения таких искусственных полубиологических катализаторов in vivo с целью управлять метаболизмом клетки.

В перспективе Рофе планирует разработку новых искусственных металлоферментов, способных промотировать те химические реакции, с которыми не справляются классические катализаторы на основе переходных металлов. В стратегических планах голландских исследователей интегрирование полученных искусственных металлоферментов в метаболические схемы генетически модифицированных одноклеточных организмов.

Источник: Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c4sc01525h

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #органическая химия