Ферменты – уникальные природные катализаторы, которые ускоряют почти все биохимические реакции в живых клетках. По этой причине ферменты уже давно используются в химической промышленности – в моющих и чистящих средствах, зубных пастах и шампунях, а также в продуктах питания. Ферменты помогают в производстве бумаги, текстиля, кожи, медикаментов, биотоплива и других продуктов.
Ферменты – это белки, которые состоят из аминокислот и имеют определенную трехмерную структуру (конформацию), от которой зависит их функциональность. Подобно тому, как ключ подходит к замку, каждая конкретная молекула (субстрат) вписывается в фермент, а фермент превращает ее в новый продукт.
Технически возможно заменять отдельные аминокислоты в ферменте, тем самым изменяя его конформацию таким образом, чтобы фермент мог подходить к другим субстратам. Используя данный подход, совсем недавно британским ученым удалось создать мутантный фермент, который разрушает пластик.
Химики из баварского университета Julius-Maximilians-Universitat Wurzburg (JMU) тоже сделали шаг вперед в конструировании ферментов. «Мы думали, какие увлекательные возможности возникнут, если мы сможем химически изменить поверхность ферментов и использовать химическое пространство молекул, – рассказал Юрген Сейбел (Jurgen Seibel), профессор органической химии JMU. – Мы разработали реакцию, которая не происходит в природе, и это дает нам большую свободу в изменении формы поверхности фермента».
Как сообщают ученые JMU в журнале Chemical Science, им уделось изменить поверхность фермента левансукразы. Теперь фермент может превращать сахар, который мы едим (сахарозу), непосредственно в полимер, состоящий из остатков фруктозы.
«До сих пор такой синтез был возможен с левансуразой, но процесс идет намного эффективнее с модифицированным ферментом», – объяснил профессор Сейбел.
Увеличивается скорость, и уменьшается количество побочных продуктов. Получаемый фруктозный полимер можно использовать в качестве биогеля для трансплантации ткани в медицине или в пищевой промышленности – например, в качестве пробиотической добавки в йогурты или детское питание.
Источник:
Maria Elena Ortiz-Soto, Julia Ertl, Jurgen Mut, Juliane Adelmann, Thien Anh Le, Junwen Shan, Jorg Tesmar, Andreas Schlosser, Bernd Engels, Jurgen Seibel. Product-oriented chemical surface modification of a levansucrase (SacB) via an ene-type reaction. Chemical Science, 2018; DOI: 10.1039/ C8SC01244J