科学家们提供了研究酶催化的新工具

作者:岳灞没

酶的催化性质由它们的活性位点(红色部分)决定。了解酶如何工作可以设计其催化特性,从而产生具有确定立体化学的产物。分子的立体化学决定了它们作为药物和抗生素的功效。一项新发表的研究详细介绍了科学家们如何使用化学探针解剖烯酰 - 硫酯还原酶的单个催化步骤,验证活性位点酪氨酸作为隐蔽质子供体,并解释它是如何避免明确鉴定的。酶是天然存在的生物催化剂,具有应用于可持续化学的巨大潜力。然而,在原子水平上控制酶反应仍然是生物学中的挑战。马克斯普朗克陆地微生物研究所的科学家们提供了研究酶催化的新工具,这些工具可以指导将“裸氢原子”纳入基质。化学反应需要控制掺入,去除或改变分子中的原子和原子键。化学家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Nature只依赖于酶。酶是天然存在的生物催化剂,其能够以温和,环境友好的条件高效,高特异性地催化化学反应。这使得酶非常适合用于环保和可持续过程的工具。为了实现这一愿景,了解酶的工作原理以及如何控制其反应性非常重要。位于马尔堡马克斯普朗克陆地微生物研究所的Tobias Erb研究小组研究了酶催化的基础,以便将它们用于合成生物过程。自然界中最普遍的酶反应之一是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。为了使这一切成为可能,马尔堡的Erb研究小组与苏黎世联邦理工学院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“裸氢原子”的转移。 “到目前为止,我们知道我们研究的酶转移裸氢原子,但我们不知道它们来自哪里”,Raoul Rosenthal解释说,这项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)。分子探针让科学家终于回答了这个长期存在的问题。 “凭借新的见解,我们能够合理地设计酶反应”,来自马尔堡的科学家之一BastianVögeli说。为此,研究人员改变了酶的内部,使裸氢原子从另一侧并入目标分子。 “我们的研究结果表明,我们可以有针对性地用这些'设计酶'生产新产品”,Vögeli说。 Tobias Erb团队相信他们的结果对未来的生物技术应用非常重要。所研究的酶在抗生素生物合成中发挥重要作用的事实使Max Planck科学家希望通过酶操作可以以环保方式产生新的抗菌活性分子,这将进入医学和治疗应用。出版物:Raoul G Rosenthal等,“使用烯加合物研究和改造烯酰 - 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:....