Nauji biokatalizatoriai gali gaminti naudingus epoksidus iš kenksmingo stireno ir taip selektyviai, kad susidaro tik norimi junginiai, o ne jų nepageidaujami veidrodiniai atspindžiai. Šį rezultatą pasiekė doktorantų grupė iš „MiCon“ tyrimų mokymo grupės (santrumpa „mikrobų substrato konversija“) Rūro universitete Bochume, padedama Heinricho Heinės universiteto Diuseldorfe tyrimų grupės.
Farmacijos srityje ir smulkių bei specializuotų cheminių medžiagų sintezėje katalizatoriaus selektyvumas yra nepaprastai svarbus. Kuo selektyvesnė reakcija, tuo mažiau substrato lieka kaip šalutiniai produktai arba nepanaudotos atliekos. „Todėl labai selektyvūs katalizatoriai veikia efektyviai ir aplinkai nekenksmingu būdu“, – apibendrina prof. dr. Dirkas Tischleris, Bochumo Rūro universiteto Mikrobinės biotechnologijos tyrimų grupės vadovas. Selektyvumas kartais leidžia gaminti tik junginius, turinčius norimų savybių, pavyzdžiui, medicininį poveikį.
Tai ypač pasakytina apie junginius, kurie elgiasi kaip vienas kito veidrodiniai atspindžiai, vadinamuosius enantiomerus. Jie sudaryti iš tų pačių atomų ir turi identiškus jungčių modelius, tačiau skiriasi atomų erdviniu išdėstymu. „Paprastai tariant, galite palyginti tai su mūsų rankomis: dešinė ir kairė rankos yra vienodos struktūros, bet negali būti išdėstytos erdvėje“, – aiškina prof. dr. Eckhardas Hofmannas iš Rūro universiteto Bochume. Vienas tokio junginio pavyzdys yra tarp aromatinių medžiagų: karvonas egzistuoja dviem formomis: (S)-karvonas yra mėtoje, o (R)-karvonas – kmynuose.
Savo darbe septyni MiCon magistrantūros mokyklos doktorantai sukūrė naują epoksidų selektyvios ekstrakcijos metodą. Epoksidai yra cikliniai cheminiai junginiai, apimantys bent vieną trijų narių žiedą, sudarytą iš dviejų anglies atomų ir vieno deguonies atomo, todėl jie yra labai reaktyvios molekulės. Jie naudojami, be kita ko, polimerų, smulkiųjų cheminių medžiagų ir vaistų sintezėje. Tyrėjai biochemiškai ir struktūriškai apibūdino naują glutationo S-transferazės tipo fermentų grupę. Biocheminį ir taikomąjį darbą atliko Mikrobinės biotechnologijos grupė Rūro universitete Bochume, o struktūros išaiškinimą rėmė Rūro universiteto Centrinis baltymų kristalografijos skyrius Bochume ir Heinricho Heine universiteto Diuseldorfe Struktūrinių tyrimų centras.
„Šie fermentai atpažįsta pasirinktų epoksidų erdvinę struktūrą ir tada pirmiausia konvertuoja vieną“, – aiškina doktorantė Melody Haarmann. Tokiu būdu enantiomerinių epoksidų mišinyje vienas gali būti selektyviai suskaidomas, o kitas praturtinamas, taip lengvai gaunant grynas medžiagas. Tai pirmą kartą išsamiai dokumentuota ir sėkmingai įrodyta daugeliui aromatinių epoksidų.
Fermentai susidaro skaidant teršalą stireną ir detoksikuoja šio skaidymo metu susidariusius epoksidus. „Ši reakcija yra identiška epoksidų detoksikacijai žmogaus organizme ir todėl įspūdingai parodo, kad gamta naudoja sėkmingas koncepcijas įvairioms užduotims atlikti“, – sako doktorantas Maxas Scholzas. „Taigi, mums dar yra daug ko išmokti ir galime natūralias reakcijas paversti naudingomis sintezėmis.“
originalus leidinys
Melody Haarman ir kt.: Glutationo S-transferazės tarpininkaujama epoksido konversija: enantioselektyvaus katalizatoriaus funkcinės ir struktūrinės savybės, in: ACS Catalysis, 2025, DOI: 10.1021/acscatal.5c02430, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c02430
Taip pat skaitykite
Novatoriškas statybinis elementas, pagamintas iš atliekų, sukuria gerą patalpų klimatą | Pugnalom
Perdirbimas vietoj išmetimo: nauji sprendimai ekstremaliai problemai | Pugnalom
