поиск |
Новости химической науки > Синтетическая модель природного катализатора27.2.2014 ![]() ![]() Исследователи разработали простой состоящий из двух молекул химический аналог фермента и субстрата, который легко позволяют продемонстрировать фундаментальные принципы биологического катализа [1].
Новая реакция представляет собой синтетическую модель биологического катализатора, которая позволит изучающим биохимию легче представить и понять, как протекает ферментативный катализ, новая система может не только войти в перечень лабораторных работ для практикума по общей биохимии и ферментативному катализу, но и стать основой для разработки новых биомиметических катализаторов.
В 1948 Лайнус Полинг предположил, что работа фермента основана на том, что активный центр фермента связывается более прочно с субстратом, находящимся в переходном состоянии, а десятью годами позже Дэниел Эдвард Кошланд высказал предположение и о том, что активный центр фермента меняет свои геометрические параметры для более прочного связывания с субстратом – эта теория получила название теории взаимно индуцированного стерического соответствия. К сожалению, наглядная демонстрация этих теорий на примере белковых катализаторов не удавалась из-за большого размера и сложной структуры биомолекул.
Циклический циклофан ExBox понижает энергию активации инверсии кораннулена, в результате чего происходит десятикратное ускорение реакции. (Рисунок из Nat. Chem., 2014, 6, 222 (DOI: 10.1038/nchem.1842))
В новой работе исследователи из лабораторий Джея Сигеля (Jay Siegel) и Фрейзера Штоддарта (Fraser Stoddart) демонстрируют простой аналог, позволяющий продемонстрировать ключевые особенности биологического катализа.
В качестве модели активного центра фермента исследователи использовали прямоугольный циклофан ExBox, вещество, ключевым элементом которого являются бипиридиновые структуры. В качестве субстрата был выбран полициклический ароматический углеводород кораннулен, форма которого напоминает чашу, а в качестве модельной реакции – реакция инверсии кораннулена. В ходе реакции кораннулен связывается с полостью ExBox таким образом, что чаша кораннулена слегка уплощается, а полость ExBox незначительно увеличивается для более оптимального связывания – таким образом и «фермент», и «субстрат» меняют свою форму для более оптимального взаимодействия. При связывании ExBox-кораннулен с моделью фермента взаимодействует несколько более уплощенное переходное состояние кораннулена, в результате чего в присутствии ExBox скорость процесса инверсии кораннулена возрастает десятикратно.
Эта последовательность процессов, равно как и величины энергий связывания кораннулена в основном (чашеобразном) и возбужденном (уплощенном) состояниях была подтверждена с помощью методов ЯМР, кристаллографии, изотермической калориметрии. Полученные эмпирическим путем данные хорошо соответствовали результатам квантово-химических расчетов.
Как отмечает Сигель, исследователи смогли продемонстрировать на исключительно простой системе работу принципов, характерных для куда более сложных биологических систем, а также определить все параметры, ключевые для оптимального связывания катализатор-субстрат.
Комментируя результаты исследования [2], Лоуренс Скотт (Lawrence Scott) из Бостонского Колледжа (США) заявляет, что простота новой системы позволяет надеяться на то, что в перспективе она может стать классической иллюстрацией теоретических концепций ферментативного катализа.
Истоники: [1] Nat. Chem., 2014, 6, 222 (DOI: 10.1038/nchem.1842); [2] Nat. Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1872 метки статьи: #биохимия, #квантовая химия, #кинетика и катализ, #межмолекулярные взаимодействия, #молекулярная биология, #молекулярная электроника, #супрамолекулярная химия Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru Комментарии к статье:
Вы читаете текст статьи "Синтетическая модель природного катализатора" Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru |
Читайте также:
Все новости
20.12.2024 Главное, ребята, печенью не стареть! 23.10.2024 Насколько критично содержание кадмия в колумбийском какао? 11.8.2024 Лекарства на малых молекулах: только вверх! 7.8.2024 Имплантируемые батареи заряжаются от кислорода прямо в организме??? 7.8.2024 Почему некоторые исследователи считают, что кальций - это будущее аккумуляторов 23.3.2023 Эта новая молекула обязана своей хиральностью только кислороду. Подписка на новости
Новости компаний
23.12.24
|
НПП СпецТек, ООО
Все новости
В системе стандартов ISO 55000 прошло масштабное обновление в 2024 году 07.08.24 | Самарская область Самарская область ведет переговоры о производстве композитного углеволокна 08.06.24 | «Химпром» признан лучшим объектовым звеном в Нoвочебоксарске «Химпром» признан лучшим объектовым звеном в Нoвочебоксарске 03.04.23 | Химпром, ПАО Работа на «Химпроме» становится все более привлекательной 03.04.23 | Химпром, ПАО Работа на «Химпроме» становится все более привлекательной Подписка на новости
|