Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг ресурсов "УралWeb"

Rambler's Top100

Вы здесь: Главная // Аналитика

Полимерные катализаторы — подражатели живой природы

Добавлено: 2009-10-17, просмотров: 1175


Сначала специалисты смоделировали сополимерные соединения на компьютере, изучили их свойства теоретически и затем приступили к экспериментальному воспроизведению полученных результатов.

             Сначала учёные смоделировали сополимерные соединения на компьютере, изучили их свойства теоретически и затем приступили к экспериментальному воспроизведению полученных результатов.

Ферменты — самые эффективные белковые катализаторы. Они имеют своё «лицо» — уникальную структуру, состоящую из звеньев — остатков аминокислот, благодаря чему каждый фермент «настроен» на катализ определенной биохимической реакции. Но, вместе с тем, у ферментов есть и универсальные свойства. Ясно, что если ставить задачу создания синтетических аналогов таких катализаторов, надо, прежде всего, уметь воссоздать именно общие для всех ферментов черты.

 

Работу по моделированию ферментов выполняют специалисты Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН.

 

По словам специалистов, все белки состоят из двух классов аминокислотных остатков — гидрофильных и гидрофобных. Следовательно, для воспроизведения ферментативной активности надо правильно чередовать такие звенья в составе белковоподобного сополимера. Какие же принципиальные особенности могут быть в последовательности макромолекул, состоящих из гидрофобных и гидрофильных звеньев? Это далеко не тривиальный вопрос. Большая часть искусственных сополимеров, состоящих из чередующихся звеньев, при переходе клубок-глобула одновременно выпадают в осадок. Для того, чтобы этого не происходило, необходимо одновременно образование и гидрофобного ядра глобулы, и её гидрофильной (полярной) оболочки, препятствующей агрегации молекул.

 

Сначала специалисты смоделировали сополимерные соединения на компьютере, изучили их свойства теоретически и затем приступили к экспериментальному воспроизведению полученных результатов.

 

Но это было лишь начало. А как сконструировать макромолекулы, способные катализировать те или иные химические реакции? Ведь собственно каталитический эффект ферментов (снижение потенциального барьера реакции) достигается за счет так называемого активного центра, очень часто лежащего на поверхности глобулы. Поэтому учёные занялись реализацией неспецифического катализа глобулярной поверхностью, обогащенной поверхностно активными каталитическими группами. Для этого требуется правильно подобрать и разместить на поверхности сополимерной глобулы определённые химические группы. Специалисты ИНЭОС РАН исследовали каталитическую активность аналогов ферментов — сериновых гидролаз, переходя к созданию на поверхности глобулы активного центра, способного специфическим образом активизировать химические реакции. Этот тип белков был выбран потому, что они катализируют реакции гидролиза сложноэфирной связи, широко распространенных в живой природе. Активный центр сериновых гидролаз содержит «каталитическую триаду» — гидроксильную, карбоксильную и имидазольную атомные группировки, ориентированные особым образом друг относительно друга. Более того, активный центр по своей структуре фактически является химическим нанореактором на поверхности молекулы.

 

Новые белковоподобные катализаторы найдут применение в реакциях органического синтеза. Безусловно; биохимические реакции, протекающие в живых клетках — наиболее изощрённые, чем те, что происходят в колбе на столе у химика или в промышленных установках с огромными температурами и давлениями. Поэтому органокатализ с использованием биомиметрических подходов — направление, чрезвычайно популярное во всём мире.

 

Искусственные катализаторы наверняка пригодятся и в биотехнологиях. Например, бактериальные клетки использовать для синтеза необходимых соединений не очень удобно — эти создания уж больно «капризны», чувствительны к малейшим изменениям среды. Можно, конечно, выделять из клеток и использовать натуральные ферменты — но это дорогой путь. А вот работающие искусственные функциональные аналоги натуральных белков здесь оказались бы кстати.

 

 

Источник: STRF.ru