Yeryüzündeki tüm yaşam, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak ve biyolojik süreçlerin işleyişini korumak için katalizörler olarak işlev gören enzimlere – doğal proteinlere – bağlıdır.
Karbon-azot bağı oluşumu, ekosistemler yoluyla azotun döngüsünü ve bitki ve hayvan yaşamını sürdüren karmaşık yapıların sürekli oluşumunu sağlamak için gereken katalitik bağımlı süreçler arasındadır.
Bununla birlikte, çoğu zaman, Tabiat Ana, gıda, enerji ve ilaç üretimi için doyumsuz küresel talebi destekleyen bir destek ve insan yapımı sentetik katalizörlere ihtiyaç duyar. Bu çaba için önemli bir zorluk, mümkün olan en enerji tasarruflu ve çevre dostu yöntemlerde bu süreçler için gerekli kimyasal bağları yapabilen katalizörler geliştirmektir.
Utah State Üniversitesi kimyager Yi Rao, “Bu amaçla bu amaçla son on yılda incelenmiş, ancak enzimlerde bu tür bakır bazlı katalizlerin başarıyla elde edilmesi zor olmaya devam ediyor.”
“Araştırma grubumuz, işbirlikçilerimizle birlikte, bakır ikame edilmiş bir Heme olmayan enzim kullanarak fosil yakıtlara olan ihtiyacı atlayan fotobiyosatalitik bir yaklaşım sunuyor.”
Utah State’ten Rao ve Jesse Brown, meslektaşları Xuzhong Shen ile birlikte baş yazar; Xiongyi Huang, başkan yazar; James Zhang, Johns Hopkins Üniversitesi’nden Xinyuan Ji ve Jinyan Rui ve Çin Zhejiang Teknoloji Üniversitesi ve İspanya Üniversitesi’nden ortak çalışanlar, dergide bu yaklaşımı detaylandırıyor Bilim.
Shen, çalışmanın heyecan verici bir yönünün, bu enzime özgü demir merkezini bakır ile değiştirmek olduğunu söylüyor.
“Bu tek atomlu ameliyatı gerçekleştirerek, kimyasal reaktivite profilini tamamen dönüştürürken protein iskelesinin çok yönlülüğünü koruyabiliriz” diyor.
Rui, bu adımın özellikle önemli olduğunu söylüyor çünkü Heme olmayan demir enzimler doğal bakır bazlı enzimlerden çok daha çeşitli ve motorludur.
“Yaklaşımımız potansiyel olarak binlerce Heme olmayan demir enzimini bakır bazlı biyokatalizörlere dönüştürebilir” diyor.
USU’nun Kimya ve Biyokimya Bölümü’nde doçent olan Rao, ekibin hala kimyasal reaksiyonların ‘nedenini’ ve bu reaksiyonların fotokatalizde nasıl bir rol oynadığını anlamaya çalıştığını söylüyor.
Rao, “Amacımız doğayı taklit etmek ve yeni, doğaya dayalı ilaçların gelişimini teşvik etmektir” diyor.
Rao, antibiyotikler, antiviraller, statinler ve antasitler dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılan farmasötiklerin% 80’inden fazlasının üretim sırasında en az bir CN bağının oluşmasını gerektirdiğini söylüyor.
Biyolojik olarak aktif bileşiklerde, “CN bağ oluşumu için daha sürdürülebilir ve enerji tasarruflu bir katalizör geliştirerek, hayat kurtarıcı ilaçların daha fazla enerji tasarruflu ve uygun maliyetli üretimini teşvik ediyoruz” diyor.
