효소는 살아있는 유기체에서 화학 반응을 촉진하는 단백질 분자입니다. 그것들은 매우 선택적이고 효율적이며 가벼운 반응 조건에서 복잡한 반응이 발생할 수있게합니다. 그러나, 효소의 기질 범위는 종종 제한되며, 이는 좁은 범위의 반응 만 촉매 할 수 있음을 의미한다.
JGU의 화학 생물학 및 유전학 교수 인 Tobias ERB는“효소의 촉매 레퍼토리를 확대하는 것은 화학 및 생명 공학에서 오랜 목표입니다. "이것은 우리가 더 넓은 범위의 합성 반응에 효소를 사용하고 제약 및 기타 미세 화학 물질의 생산을위한 새로운 생체 촉매 공정을 잠재적으로 개발할 수있게 해줄 것이다."
효소의 기질 범위를 확장하는 한 가지 방법은 돌연변이 또는 화학적 변형을 도입하여이를 엔지니어링하는 것입니다. 그러나,이 접근법은 종종 지루하고 시간이 많이 걸리며, 원하는 촉매 활성으로 이어질 수있는 수정을 예측하기가 어려울 수 있습니다.
ERB 그룹의 박사후 연구원 인 크리스토퍼 그레그 (Christopher Gregg)는“우리는 합리적이고 효율적인 방식으로 효소의 촉매 범위를 넓힐 수있는보다 일반적인 전략을 개발하고 싶었다. "우리는 많은 효소에 촉매 활성에 필수적인 금속 이온이 포함되어 있다는 사실에서 영감을 받았습니다."
연구자들은 기존 효소 스캐 폴드에 금속 결합 부위를 도입함으로써 새로운 촉매 활성을 가진 인공 메탈로 엔자임을 만들 수 있다고 가정했다. 이 가설을 테스트하기 위해, 그들은 합리적으로 설계된 아연-결합 부위를 효소 코리스 메이트 돌연변이 제에서 유래 한 효소 스캐 폴드에 융합시켰다.
Gregg는“우리는 융합 단백질이 전례없는 촉매 무차별을 나타내는 것을 알게되어 기뻤습니다. "이것은 이산화탄소로 아 지리 딘의 사이클로 첨가를 촉매하여 옥사 졸리 디논을 생성 할 수 있었다. 이는 지금까지 자연에서 관찰되지 않은 반응이다."
연구원들은 그들의 전략이 다른 효소의 촉매 범위를 확대하는 데 사용될 수 있다고 생각합니다. ERB는“현재 인공 메탈로 엔자임의 범위를 다른 유형의 반응으로 확장하기 위해 노력하고 있습니다. "우리는 또한 다른 금속 이온과 효소 스캐 폴드의 사용을 탐구하고 있습니다."
2023 년 2 월 20 일 Nature Chemistry에 발표 된이 연구는 생체 촉매 공정 설계를위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 효소의 촉매 범위를 확장함으로써, 다양한 화학 물질의 생산을위한보다 효율적이고 환경 친화적 인 방법을 개발할 수있다.
