Multidisciplinaran tim predvo\u0111en znanstvenicima s Instituta Ru\u0111er Bo\u0161kovi\u0107 (IRB)
istra\u017eivao je jedan specifi\u010dan bakterijski enzim za koji se do sada smatralo da ima ograni\u010denu industrijsku primjenjivost. Me\u0111utim, u novoj studiji znanstvenici su dokazali da ova skupina enzima, halogenhidrin dehalogenaze, ima izniman biokataliti\u010dki potencijal, odnosno da omogu\u0107ava sintezu cijelog niza razli\u010ditih spojeva na efikasan, ekonomi\u010dan i ekolo\u0161ki prihvatljiv na\u010din. Opisana svojstva \u010dine ga potencijalnim novim katalizatorom u kolekciji enzima koji se mogu koristiti za primjenu u farmaceutskoj industriji.<\/p>\n\n\n\n
Rezultati istra\u017eivanja objavljeni su u uglednom europskom \u010dasopisu ‘Advanced Synthesis & Catalysis’, a uredni\u0161tvo \u010dasopisa okarakteriziralo je ovo istra\u017eivanje kao izuzetno va\u017eno te ga dodatno istaknulo prigodnom ilustracijom na naslovnoj stranici.<\/p>\n\n\n\n
Kataliza je proces kojim se pove\u0107ava brzina kojom reakcija dose\u017ee ravnote\u017eu i omogu\u0107ava dobivanje \u017eeljenih produkata. S obzirom na to da brzina kemijske reakcije ovisi o slobodnoj energiji aktivacije, katalizator uzrokuje smanjenje energetske barijere i ubrzava kataliti\u010dku fazu. U \u017eivim organizmima, takvu ulogu u procesu metaboli\u010dke katalize obi\u010dno imaju enzimi, a taj procese onda nazivamo biokataliza.<\/p>\n\n\n\n
Enzimi su velike biolo\u0161ke makromolekule, \u010dija sposobnost ubrzavanja specifi\u010dnih kemijskih procesa u blagim reakcijskim uvjetima uvelike nadma\u0161uje sve pa \u010dak i najefikasnije ljudski-pripravljene kataliti\u010dke sustave. Stoga se njihova sposobnost kataliziranja transformacija prirodnih, a posebice neprirodnih supstrata, uvelike koristi u sintetskoj organskoj kemiji te industrijskim postrojenjima ve\u0107 dugi niz godina, naro\u010dito za pripravu molekula to\u010dno odre\u0111ene kiralnosti, \u0161to je \u010desto vrlo ote\u017eano klasi\u010dnim sintetskim pristupima.<\/p>\n\n\n\n
Ne \u010dudi stoga da su posljednjih godina enzimi na\u0161li \u0161iroku prakti\u010dnu primjenu, posebno u farmaceutskoj i agrokemijskoj industriji gdje postoji velika potreba za opti\u010dki \u010distim spojevima.<\/p>\n\n\n\n
Halogenhidrin dehalogenaze su se tek u novije vrijeme pojavile kao posebno interesantni enzimi, zahvaljuju\u0107i njihovoj svestranosti.<\/p>\n\n\n\n
“Iako je halogenhidrin-dehalogenaza iz bakterije Mycobacterium sp. u prija\u0161njim istra\u017eivanjima karakterizirana kao enzim vrlo niske selektivnosti te, posljedi\u010dno, ograni\u010dene industrijske primjenjivosti, ova studija otkrila je njegov izniman biokataliti\u010dki potencijal. Unato\u010d relativno slabom djelovanju na ve\u0107ini do sada testiranih molekula, u ovom radu uvjerljivo smo pokazali da ovi enzimi iz skupine B izvrsno djeluju na relativno velike molekule, pri \u010demu, uz \u010ditavu seriju reaktivnih nukleofila te prihvatljiva iskori\u0161tenja, omogu\u0107uju pripravu odgovaraju\u0107ih enantiomerno \u010distih alkohola. To ih \u010dini vrijednim novim katalizatorima u kolekciji enzima koji se mogu koristiti za sintezu va\u017enih kiralnih gra\u0111evnih blokova, posebice za primjenu u farmaceutskoj industriji,” navodi dr. sc. Maja Majeri\u0107 Elenkov, dopisna autorica na radu.<\/p>\n\n\n\n
”Eksperimentalnu analizu nadopunili smo ra\u010dunalnim simulacijama uz pomo\u0107 kojih smo identificirali precizan na\u010din kojim ispitivani enzim ve\u017ee molekule u svoje aktivno mjesto te detaljan reakcijski mehanizam kojim prevodi reaktivne epokside do kona\u010dnih alkoholnih produkata. \u0160tovi\u0161e, kombinacijom niza ra\u010dunalnih pristupa interpretirali smo dobivene eksperimentalne podatke te uvjerljivo pokazali da su kineti\u010dki i termodinami\u010dki parametri reakcija unutar aktivnog mjesta enzima klju\u010dni za uspje\u0161nu enantioselektivnost enzimske reakcije,” navodi dr. sc. Robert Vianello, dopisni autor na radu.<\/p>\n\n\n\n
”Dodatne studije mutacija pojedinih aminokiselina i molekulskog modeliranja omogu\u0107ile su nam identificiranje aminokiselinskih dijelova va\u017enih za kiralno prepoznavanje i sam tijek enzimske reakcije, \u0161to predstavlja dobru polaznu to\u010dku za daljnja istra\u017eivanja proteinskog in\u017eenjerstva usmjerena prema razvoju novih genetski modificiranih varijanti enzima pobolj\u0161anih reakcijskih i industrijskih karakteristika,” zaklju\u010duju autori.<\/p>\n\n\n\n
Uz dr. sc. Maju Majeri\u0107 Elenkov, dr. sc. Roberta Vianella, dr. sc. Irenu Dokli te doktorandice Eminu Mahi\u0107 i Luciju Hok s IRB-a, u istra\u017eivanjima su sudjelovali i istra\u017eiva\u010di sa Sveu\u010dili\u0161ta za elektroni\u010dke znanosti i tehnologiju iz Republike Kine te Fakulteta kemijskog in\u017eenjerstva i tehnologije i Prehrambenobiotehnolo\u0161kog fakulteta Sveu\u010dili\u0161ta u Zagrebu.<\/p>\n\n\n\n
Ova istra\u017eivanja provedena su u okviru projekta “CAT Pharma” (KK.01.1.1.04.0013) financiranog iz Europskoga fonda za regionalni razvoj, odobrenog u okviru poziva “Ulaganje u znanost i inovacije” (UZI) temeljem Operativnoga programa Konkurentnost i kohezija 2014. – 2020., a za njegovu provedbu u Republici Hrvatskoj nadle\u017eno je Ministarstvo znanosti i obrazovanja.<\/p>\n\n\n\n