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科学家提供研究酶催化作用的新工具

em最近发表的一项研究详细介绍了科学家如何使用化学探针来剖析烯酰 - 硫酯还原酶的各个催化步骤,验证了活性位点酪氨酸作为神秘质子供体,并解释了它如何避免明确鉴定。 < / EM>

酶是自然存在的生物催化剂,在可持续化学中具有巨大的应用潜力。然而,控制原子水平的酶反应在生物学中仍然是一个挑战。马克斯普朗克陆地微生物学研究所的科学家们提供了研究酶催化作用的新工具,使他们能够将“裸露的氢原子”引入底物。

化学反应需要控制纳入,去除或改变分子中的原子和原子键。化学家们经常需要使用极端条件和有毒物质 - 如有机溶剂 - 来完成这项任务,而自然只是依靠酶。酶是天然存在的生物催化剂,其能够以高效率,高特异性并且在温和,环境友好的条件下催化化学反应。这使得酶非常适合用于环保和可持续工艺的工具。

为了实现这一愿景,了解酶如何工作以及如何控制其反应性非常重要。马尔堡马克斯普朗克陆地微生物研究所的Tobias Erb研究小组调查了酶催化作用的基础,以使它们在合成生物过程中发挥功能。自然界中最普遍的酶反应之一是将氢原子转移到分子上。不幸的是,这种反应非常快,几乎不可能详细研究相应的酶。为了完全实现这一点,马尔堡的Erb研究小组与ETH苏黎世的科学家合作开发了一种研究酶内单一化学步骤的新方法。

这些实验的基础是代表“冷冻”化学反应的分子探针。这种分子探针在酶内部被激活,在那里它只能测量酶反应的最后部分,即“裸露氢原子”的转移。 “到目前为止,我们知道我们研究的酶能够转移裸露的氢原子,但我们不知道它们来自哪里”,拉乌尔罗森塔尔解释说,该研究的第一作者刚刚出现在“自然化学生物学”杂志上, (DOI:10.1038 / nchembio.1794)。分子探针使科学家最终能够回答这个长期存在的问题。

“凭借新的见解,我们随后能够合理设计酶反应,”马尔堡科学家之一的BastianVögeli说。为此,研究人员改变了酶的内部,使裸露的氢原子从另一侧结合到目标分子上。 “我们的研究结果表明,我们可以以有针对性的方式用这些'设计师酶'产生新产品”,Vögeli说。 Tobias Erb团队相信他们的结果对于未来的生物技术应用将是重要的。所研究的酶在抗生素生物合成中发挥重要作用的事实使得马克斯普朗克科学家希望通过酶操作,可以以环境友好的方式创建新的抗生素活性分子,这些分子将进入医学和治疗应用。

出版物:Raoul G Rosenthal等人,“使用烯加合物来研究和改造烯酰硫酯还原酶”,Nature Chemical Biology(2015); DOI:10.1038 / nchembio.1794

来源:马克斯普朗克研究所

图片:陆地微生物学MPI

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