Ученые из Национальной лабораторией Министерства энергетики Брукхейвенской США открыли новую функцию в растительный фермент, который может иметь последствия для разработки новых химических катализаторов. Фермент катализирует, или инициирует, одним из важнейших химических реакций, необходимых для синтеза широкого спектра органических молекул, в том числе смазочных материалов, косметики, и те, которые используются в качестве сырья для изготовления пластмасс.
«Этот фермент может вдохновить новой формой «зеленой » химии», — сказал Брукхейвенской лаборатории биохимик Джон Шанклин, который возглавлял исследование. «Может быть, мы сможем приспособить эту молекулу, чтобы сделать полезных химических веществ в растения, или использовать его в качестве основы для создания новых био-вдохновил катализаторов для замены более дорогих, токсичных катализаторов в использовании.»
Шанклин и его команда опубликовали статью с описанием исследования в журнале Физиология растений.
Команда сделала открытие в ходе проводимых исследований на ферменты, которые обесцветить растительных масел. Эти ферменты десатуразы газа атомов водорода от конкретных соседних атомов углерода в углеводородной цепью и вставить двойную связь между атомами углерода. Группа шанклин был ранее создан тройной мутант версия фермента десатуразы с интересными свойствами, и они изучали три мутации отдельно, чтобы посмотреть, что каждый сделал.
Двое из единого мутантов ферментов получилось снять двойную связь между соседними атомами углерода и добавили «ой» (гидроксильной группы) к каждому атому углерода, чтобы произвести жирные кислоты с двумя соседними гидроксильными группами.
Жирные кислоты, содержащие такие смежных ой группы, известной как диолы, важные химические компоненты для производства смазочных материалов, как те, которые держат горячих двигателей гладко. Они также могут быть преобразованы в строительные блоки для изготовления пластмасс или других товарных продуктов.
«Диолов являются действительно важными промышленными химическими веществами, но делать их искусственно в лаборатории довольно проблематично», — сказал Шанклин.
Лучшие промышленные катализаторы для этой реакции являются дорогими, крайне неустойчивых и токсичных, — отметил он.
Другая проблема заключается в том, что есть разные формы диолов, и это трудно для химиков, чтобы сделать один чистом виде.
«Фермент мутантов мы обнаружили, естественно, сделать единую форму, поэтому он готов к использованию без дальнейшей обработки или отходов», — сказал Шанклин.
Прослеживая истоки атомы кислорода в двух Oh-групп показали, что оба вышли из одной молекулы кислорода (О2). Возможность передачи оба атома кислорода от одной молекулы О2 в реакцию, известную как «диоксигеназы» химия, была неожиданной для «diiron» фермента (одна с двумя атомами железа в его активный центр).
«Химия диоксигеназы ранее не сообщалось diiron ферментов», — сказал Шанклин. «Нам пришлось выполнять некоторые технически сложные эксперименты, чтобы предоставить неопровержимые доказательства, что это действительно происходит, и без Эд Уиттл креативность и упорство, мы бы не завершили это исследование.»
Уиттл, ведущий автор на бумаге (сейчас ушел из Брукхейвенской лаборатории), и усердно работал над этим проектом в течение ряда лет в лаборатории города Шанклин, чтобы закрепить это важное новое открытие.
Следующей целью команды является получение кристаллической структуры этого фермента с помощью рентгеновских лучей на Национальном синхротронным излучением в области II (NSLS-II) и — управление ДОУ научно пользователя объекта в Брукхейвенской лаборатории.
«Мы поделимся, что структурная информация с нашего вычислительная коллег химии, чтобы выяснить подробности того, как этот беспрецедентный химии может произойти этот класс катализаторов.»
Эта работа может помочь команде научиться управлять конфигурацией лабораторного производства катализаторов для имитации растительных версия.
«Если мы можем включать то, что мы узнали в конструкцию промышленных катализаторов этих реакций может производить более чистые продукты с меньшим количеством отходов и избегайте использования токсичных химических веществ», — сказал Шанклин.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!