آنزیم مصنوعی دقیقا مانند آنزیم طبیعی عمل می‌کند

دانشمندان دانشگاه بریستول، آنزیمی مصنوعی را طراحی کرده‌اند که دقیقا همانند( و در بعضی موارد بهتر از) آنزیم طبیعی عمل می‌کند.

آنزیم‌ها اساسا مولکول‌های بیولوژیکی مهمی هستند که اکثر واکنش‌های شیمیایی را در همه‌ی موجودات زنده انجام می‌دهند. این عکس‌العمل‌ها حیات سلول را تقویت می‌کنند و در فرآیندهایی که به سلول‌ها ویژگی فیزیکی و شیمیایی خاصی می‌دهند، شرکت می‌کنند.

علاوه‌براین، بیشتر آنزیم‌ها در واکنش‌هایی که ارزش دارویی و اقتصادی داشته و یا واکنش‌هایی که جایگزین بشرساخت مناسبی که بتواند واکنش را با دقت و کیفیت آنزیم انجام دهد ندارند، شرکت می‌کنند.

آنزیم مصنوعی در شکل کاملا فعال خود توسط باکتری E.coli سنتز می‌شود و می‌تواند با توجه به فعالیت‌های صنعتی، پایداری در برابر دما و مقاومت شیمیایی آن، سهم قابل توجهی را در تولیدات بیوتکنولوژی داشته باشد.

محققان همچنین توانستند از این آنزیم به عنوان جایگزینی برای آنزیم‌های طبیعی خاصی که خیلی پیچیده بوده و تولید آن‌ها در مقیاس بزرگ دشوار است، استفاده کنند.

تیم تحقیقاتی برای رسیدن به این هدف، رویکردی را اتخاذ کردند که پیجیدگی تکاملی را توسط پروتئین‌های کاملا مصنوعی کوچک و ساده برای طراحی این فرآیند، از بین می‌برد.

مقاله‌ی مرتبط: دانشمندان آنزیمی کشف کردند که از رشد تومور مغزی پشتیبانی می‌کند

دکتر راس اندرسون، از بخش بیوشیمی دانشگاه بریستول، می‌گوید:” ما این پروتئین‌هارا تحت عنوان ماکت، لغتی که در مجسمه‌سازی به معنی مدل کوچک شده‌ای از آن‌چه ساخته می‌شود می‌باشد، تعریف می‌کنیم. احتمالا ماکت پروتئین به طراح اجازه می‌دهد کهاجزای عملکردی را در یک چارچوب پروتئینی بهم متصل کند. در این مورد، از سلول باکتریایی استفاده کردیم که تجهزات در دسترس را جهت متصل کردن دائمی مولکول‌های آهن به ساختار پروتئین، به سلول باکتری وارد کردیم.”

نسخه‌های ساخته‌شده‌ی دیگر، اتصال هیدروژن پراکسید به مولکول آهن را که مرحله‌ی مهمی در کاتالیز آنزیم‌های خانواده‌ی پراکسیداز می‌باشد، تسهیل می‌کند. با این تغییرات، نه تنها قادر به اتصال و پراکسید هیدروژن می‌باشد، بلکه می‌تواند آن را به فرم فعالی که می‌تواند الکترون‌ها را از مولکول‌های ارگانیک خاصی جذب کند. یعنی دقیقا همان‌طوری که آنزیم پراکسیداز طبیعی عمل می‌کند.

از آنجایی که این ماکت به صورت کاملافعال و آماده در سلول‌های باکتریایی وجود دارد، این امکان را به تیم تحقیقاتب می‌دهد که این مواد شیمیایی را در سلول‌های زنده به‌کار ببرند و یا شرکت کردن آن در فرآیندهای متابولیکی موجود زنده را مورد بررسی قرار دهند. دکتر اندرسون افزود:” به طور خلاصه، ما آنزیمی مصنوعی ساختیم که دقیقا همانند ( و در بعضی موارد بهتر از) یک آنزیم حیاتی طبیعی، عمل می‌کند. در فعالیت کاتالیکی، بسیار شبیه آنزیم طبیعی است ( و باید افزود که سلول باکتریایی آن را به شکل فعالش تولید می‌کند)، اگر ما بدون دانستن منشا ساختگی آنزیم ، آن را به صورت اصلی برمیگرداندیم، بع عنوان عملکرد طبیعی تلقی می‌شد و همانند یک آنزیم طبیعی جدید عمل می‌کرد.”