工程酶首先建立碳化硅债券

美国科学家改造蛋白质可以催化碳化硅键形成反应过程在自然界中从未见过。这样的一种酶可以一天提供研究者一种硅混合生物通常留给科幻小说的领域。

尽管硅坐在正下方碳元素周期表和分享它的许多化学性质,没有生物有机体形成碳化硅债券。

现在,一组科学家领导的弗朗西斯·阿诺德加州理工学院(加州理工学院),已经进化的新酶,不仅生产有机硅化合物,但这样做更有效地比最著名的合成催化剂。酶催化的碳烯插入用几乎完美的enantiocontrol silicon-hydrogen债券。

这工作是利用生物碳化硅债券,这是大自然从未做过——尽管硅是我们这个星球上第二丰富的元素,”Jennifer菅直人说,从事该项目。

团队转化细胞色素c的血红素蛋白质,分离出一种细菌中发现冰岛,有别于自然生物催化反应函数作为电子传递代理。我们发现,当我们提供一些含铁蛋白质适当的碳和硅的来源,这些蛋白质实际上有能力形成碳化硅债券,”菅直人解释道。最初的活动常常是非常,非常低。但是我们可以显著提高这种能力在实验室通过进化。”

菅直人的定向进化是指涉及目标突变cyctochrome c内的特定氨基酸组蛋白质以增强活动产生新的酶。团队证明了酶甚至可以执行反应体内,当表达大肠杆菌细胞。

我们显示的化学键中观察到生物实际上可以伪造biocatalytically出色的效率和显式和可选择性,”菅直人说。通过这样做,我们提供生物化学空间访问以前只对合成化学开放。”

曼弗雷德Reetz马克斯普朗克研究所的生物催化专家Mulheim煤炭研究,德国表示,尽管许多自然和测试反应进化近年通常与合成过渡金属配合物,酶的例子提供更高的活性和选择性都是罕见的。阿诺德的优势系统问题的异常高的失误发生在蛋白质绑定的口袋里,除了相当广泛底物接受,”他说。

菅直人指出,使用可再生和生物可降解的酶代替贵金属催化剂还提供了环境效益。所有化学在生理条件下进行,所以在水里,在室温和中性pH值下,”她说。菅直人还指出,令人惊讶的新生物催化剂的稳定性:“因为我们的酶最初从细菌中发现的温泉在冰岛,这是超级稳定——酶可以煮或热压处理过的还是功能和执行选择性催化之后。”

保罗Dalby英国伦敦大学学院的生物化学工程师,相信这种酶的方法为更高效的合成铺平了道路的silicon-containing制药化合物,不需要广泛的保护策略。

阿诺德在加州理工学院的视频谈论他们的研究,思考问题,这些新生物催化剂可以帮助回答:“第一次我们可以开始问:“如果你把硅碳生活系统吗?“很难探索化学除非你有生物可以使这些债券。

她不是唯一一个兴奋的可能性未来的生物系统。这工作也为合成生物学提供了新的途径,代谢途径可以设计为例大肠杆菌将硅原子选择性,缪斯Dalby。“谁知道呢?我们可以看第一步合成碳化硅混合动力车的生命系统。”