Исследователи создали «ненатуральные» аминокислоты, непохожие ни на что, найденное в природе

Аминокислоты, которые не похожи ни на что, что встречается в природе, были разработаны командой исследователей. Это открытие может привести к новым белковым методам лечения и, возможно, даже к новым областям химии.

Аминокислоты являются основными компонентами белков, которые содержатся во всех растениях и животных. Каждый белок в нашем организме состоит из одних и тех же 20 составляющих аминокислот, каждая из которых встречается в природе.

Однако новые эксперименты исследователей из Пенсильванского университета показывают, что основные аминокислоты, которые естественным образом появляются в нашем мире и широко считаются «строительными блоками жизни», не единственные, которые могут существовать.

Исследование команды, опубликованное в журнале Science 27 июля, выявило новый метод создания аминокислот, который, по словам исследователей, является совершенно новым как для природы, так и для органической химии.

Ученым давно известно, что некоторые вещества, вырабатываемые живыми организмами и служащие катализаторами химических реакций, иначе называемые ферментами, способны превосходить свои обычные эксплуатационные возможности в сочетании с реакционноспособными субстратами.

Помимо субстратов, свет также может способствовать усилению реакций в таких условиях. В своем недавнем исследовании команда из Питтсбургского университета узнала, что, объединив сконструированный фермент триптофан, который действует как катализатор (известный как синтаза), с органическим светореактивным катализатором, они смогли создать несколько аминокислот, никогда не встречавшихся в природе. .

«Это совершенно новая трансформация», — считает Пэн Лю, профессор химии Школы искусств и наук Кеннета П. Дитриха Питтсбургского университета.

Лю был автором-корреспондентом недавней статьи Science вместе с коллегой Бинь Кхань Май (на фото выше).

«Приказать ферменту создать неестественную конфигурацию аминокислоты необычно», — сказал Лю в заявлении, опубликованном на веб-сайте университета, добавив, что «это нужно делать с помощью тщательной биоинженерии».

Изменяя одну часть белка, ученые могут изменить как форму, так и функцию аминокислот — аспект химии, который может иметь далеко идущие последствия в различных научных областях.

Однако добиться этого в лаборатории — непростая задача. В прошлом исследователям приходилось химически трансформировать части молекул, в то время как части аминокислот, которые связывали их вместе, образуя цепочки белков, были защищены.

В своей статье Лю и команда из Питтсбургского университета в сотрудничестве с исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре описывают поиск более простого метода, в котором они использовали химический компонент, называемый ферментом PLP, новым способом, что привело к тому, что Лю называет «совершенно новым реакция».

Во-первых, команда использовала компьютерное моделирование, чтобы помочь понять, как протекают различные химические реакции, открывая новое понимание поведения частиц, включая расстояние, которое электрон должен пройти между парой молекул.

«Нам пришлось тщательно смоделировать вероятность этого, — сообщает Лю, — потому что это новый для природы шаг, и он поддерживает весь механизм реакции».

С помощью Центра исследовательских вычислений Питтсбургского университета команда смогла провести моделирование необходимой сложности, что позволило им использовать суперкомпьютеры для разгадки более тонких процессов, происходящих во время химических реакций.

Лю говорит, что потенциально этот новый процесс может генерировать бесчисленное количество неприродных аминокислот, что ставит вопрос о том, смогут ли исследователи использовать его для разработки других новых видов химических реакций.

Хотя открытие «неестественных» аминокислот само по себе является захватывающим прорывом, исследовательская группа говорит, что на самом деле это всего лишь первый шаг к более полному пониманию того, как работают эти химические реакции, которые могут иметь полезное применение во всем, начиная с создания новых инновационных лекарств для терапевтического применения и многое другое.