Template molecules round-up extra-large cyclodextrins from enzymatic synthesis — ABC Chemicals

Ученые переосмысливают, как они используют ферменты в химическом синтезе, оказывая термодинамический, а не кинетический контроль

Template molecules round-up extra-large cyclodextrins from enzymatic synthesis - ABC Chemicals

Исследователи в Дании разработали набор шаблонов для воздействия на продукты фермент-опосредованной системы. Они использовали свой процесс для синтеза циклодекстринов с девятью и десятью единицами, к которым трудно получить доступ другими способами.

Подход включает ферментативный синтез библиотеки взаимопревращающихся олигомеров и использует серию шаблонов, чтобы выборочно отдавать предпочтение различным продуктам из системы, включая продукты, которые редко встречаются в природе. «Что интересно в нашем методе, так это то, что без белковой инженерии и ферментативной модификации мы можем контролировать ферментативную реакцию», — говорит Софи Берен из Технического университета Дании, возглавлявшая исследование. «Мы можем просто добавить шаблоны, которые затем дают разные результаты от одной и той же реакции».

Берен объединила свои знания в области ферментов и опыта в динамической комбинаторной химии, чтобы разработать концепцию. Динамическая комбинаторная химия представляет собой термодинамически контролируемый процесс, при котором простые молекулы связаны друг с другом обратимыми реакциями с образованием библиотек сложных молекул (динамических комбинаторных библиотек). Шаблоны стабилизируют и предпочитают определенные продукты из библиотеки. Используя фермент циклодекстрин-гликозилтрансферазу (CGTase) для катализа синтеза циклодекстринов из -глюкана под термодинамическим контролем, Берен смог добавить искусственные матрицы, способствующие появлению необычных циклодекстринов с δ и ε. Они имеют девять и 10 единиц глюкозы на макроцикл, соответственно, и в отсутствие матриц Берена очень нестабильны и превращаются в более мелкие олигосахариды, поэтому их синтезировать чрезвычайно сложно.

«Создание олигосахаридов с использованием традиционной синтетической органической химии очень сложно — много этапов, много очистки», — говорит Берен. Однако это не означает, что в новом процессе нет никаких проблем. «Чтобы стабилизировать более крупные циклодекстрины, вы должны иметь очень сильное связывание с матрицей, чтобы иметь возможность конкурировать со стабильностью малых циклодекстринов. Кроме того, очень большие циклодекстрины имеют тенденцию складываться таким образом, что образуются карманы связывания, которые напоминают меньшие карманы связывания циклодекстрина, поэтому создавать шаблоны, с которыми могут связываться большие циклодекстрины, немного сложнее, но меньшие не могут ».

«Это замечательный первый пример того, как связь между сахарами в олигосахаридах становится динамичной благодаря творческому использованию фермента», — говорит Джонатан Нитшке, эксперт по супрамолекулярной химии из Кембриджского университета, Великобритания. «Такие объединенные сахара полезны в различных контекстах, от фармацевтических препаратов до капсулирования (как в случае с изученными циклодекстеринами), поэтому я ожидаю, что другие будут быстро использовать это доказательство концепции, генерируя новые структуры сахара». Действительно, Берен также планирует применить подход к синтезу других сахаров и оптимизировать его как «подпитываемую, далекую от равновесия систему, в которой мы объединяем различные ферменты».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *