محققان به ساخت آنزیم های مصنوعی یک قدم نزدیک تر شدند - بیست آمار

به گزارش خبرنگار فناوری خبرنگاران، آنزیم ها نیروگاه های طبیعی هستند. آن ها در سلول های همه حیوانات، گیاهان و هر موجود زنده دیگری یافت می شوند. آن ها واکنش های شیمیایی کارکرد های بیولوژیکی از تشکیل سلول های عصبی تا هضم غدا را تسریع می نمایند.

آن ها وظایف خود را چنان انتخاب و سریع انجام می دهند که رشته شیمی زیست تقلیدی در طی چند دهه گذشته با هدف طراحی آنزیم های مصنوعی که می توانند قدرت آنزیم های طبیعی را در تنظیمات صنعتی تقلید نمایند، پدید آمده است. آنزیم های مصنوعی می توانند برای مثال، ذرت را به اتانول تبدیل نمایند یا به فراوری دارو های جدید، سریعتر، ارزان تر و موثر تر یاری نمایند.

رجیف پراباکار، یک شیمیدان محاسباتی در دانشگاه میامی و همکارانش در دانشگاه میشیگان یک قدم به این هدف نزدیک تر شدند. آن ها یک مولکول مصنوعی، جدید و سه رشته ای ایجاد کردند که عملکرد آن ها شبیه به یک متالوآنزیم طبیعی یا یک آنزیم حاوی یون های فلزی است.

پراباکار، استاد شیمی، که واکنش آنزیم ها را به امید طراحی آنالوگ های مصنوعی آنها، مطالعه می نماید، گفت: تعیین نیست که آن ها می توانند ساخته شوند، اما ما آن ها را ساختیم و سپس از آن ها با موفقیت برای کاتالیز واکنش ها استفاده کردیم. این یک مرحله افزایشی، اما مهم در ایجاد آنزیم های مصنوعی است که مدت هاست هدف مقدس شیمی است. متاسفانه، به همان اندازه که آنزیم های طبیعی در بدن ما و دیگر اشکال زندگی کار می نمایند، دیگر محیط ها را به خوبی تحمل نمی نمایند. آن ها همچنین بسیار گران هستند و تهیه و تصفیه آن ها آسان نیست.

محققان میشیگان قبلا متالوآنزیم مصنوعی ساده تری ایجاد نموده بودند که تعدادی از واکنش های شیمیایی را با موفقیت کاتالیز کرد. اما آن ماکرومولکول های مصنوعی که با رشته های یکسان، متقارن طراحی شده اند، به گفته پاراباکار، توانایی کاتالیزی محدودتری دارند.

در مولکول جدیدی که روی ابر رایانه دانشگاه میامی طراحی شده است، رشته سوم در ساختار با دو رشته دیگر متفاوت است. محاسبات مکانیکی کوانتومی نشان می دهد که ساختار پیچیده، غیرمتقارن و سه رشته ای که با نام سیم پیچ هتروتریمریک شناخته می گردد، عملکرد کاتالیزی متالوآنزیم مصنوعی هوموتریمری را گسترش داده است. (یافته ای که پاراباکار و همکارانش با آزمایشان خود در آزمایشگاه میشیگان آن را تایید نموده اند.)

پراباکار گفت: تکنیک ما متفاوت، اما کامل نماینده است. ما مولکول ها را در رایانه مدلسازی می کنیم پس می توانیم ویژگی های ساختاری آن ها و مکانیسم های شکل گیری آن ها را پیش بینی کنیم. گروه دیگری می توانند از این مدلسازی استفاده نمایند تا چیز واقعی بسازند و این مورد اولین نمونه مولکول هتروتریمریک طبیعی است.

برخی از افراد غیرمتخصص احتمالا فکر می نمایند که این مطالعه غیرقابل درک است. اما این یک تحقیق با همکاری دانشگاه های میامی و میشیگان است که دری را به روی یک راهکار جدید برای رسیدن به ساخت آنزیم های مصنوعی که به خوبی آنزیم های طبیعی هستند، باز می نماید.