طراحی یک آنزیم‌ مصنوعی جدید با کمک مدل‌سازی رایانه‌ای

با تلاش پژوهشگران آمریکایی صورت گرفت

پژوهشگران آمریکایی با کمک مدل‌سازی رایانه‌ای، نوعی آنزیم مصنوعی طراحی کردند که می‌تواند عملکردی شبیه به آنزیم طبیعی داشته باشد.

به گزارش آردی نیوز و به نقل از فیز، آنزیم‌ها نیروگاه‌های طبیعی هستند که در سلول حیوانات، گیاهان و هر ارگانیسم زنده دیگری قرار دارند و می‌توانند به واکنش‌های شیمیایی که به راه‌اندازی عملکردهای زیستی منجر می‌شوند، سرعت ببخشند.

آنزیم‌ها کار خود را به صورت انتخابی و به سرعت انجام می‌دهند. سرعت کار آنزیم‌ها آنقدر بالاست که در چند دهه گذشته، به شکل‌گیری پروژه‌هایی در حوزه شیمی منجر شده که هدف از انجام دادن آنها، طراحی آنزیم‌های مصنوعی با قدرت آنزیم‌های طبیعی و به کارگیری آنها در حوزه صنعت است.

پژوهشگران “دانشگاه میامی”(U of M) برای نزدیک شدن به این هدف، یک مولکول مصنوعی جدید ابداع کرده‌اند که عملکردی شبیه به “آنزیم فلزی” یا “متالوآنزیم”(metalloenzyme) طبیعی دارد. متالوآنزیم، آنزیمی است که یون‌های فلز را شامل می‌شود.

“راجیو پرابهاکار”(Rajeev Prabhakar)، استاد شیمی دانشگاه میامی و سرپرست این پژوهش گفت: در آغاز پروژه، این که امکان ساخت مولکول وجود داشته باشد یا خیر، مشخص نبود اما ما این کار را انجام دادیم. ساخت این مولکول، گامی مهم در ابداع آنزیم‌های مصنوعی به شمار می‌رود. با وجود اینکه آنزیم‌های مصنوعی به خوبی آنزیم‌های طبیعی در بدن کار می‌کنند اما با مشکلاتی همراه هستند. این آنزیم‌ها هزینه بالایی دارند و آماده کردن آنها ساده نیست.

پرابهاکار و همکارانش در این پروژه، با پژوهشگران “دانشگاه میشیگان”(UMich) همکاری کردند. پژوهشگران دانشگاه میشیگان نیز پیش از این متالوآنزیم‌های مصنوعی ساده‌تری ابداع کرده بودند که با موفقیت در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی عمل کردند اما قابلیت‌های کاتالیتیک آنها محدود بود.

این مولکول جدید که با راهنمایی پرابهاکار در ابررایانه دانشگاه میامی طراحی شد، ساختار پیچیده‌تر و عملکرد کاتالیتیک گسترده‌تری دارد.

پرابهاکار ادامه داد: روش کار ما متفاوت اما اثبات شده است. ما مولکول‌ها را در رایانه مدل‌سازی می‌کنیم تا پیش‌بینی ویژگی‌های ساختاری و مکانیسم شکل‌گیری آنها امکان‌پذیر باشد.

“جایاسینگهه آراکیگ”(Jayasinghe-Arachchige)، از پژوهشگران این پروژه گفت: یافته‌های این پژوهش، بسیار هیجان‌انگیز هستند زیرا راه‌های جدیدی را به سوی ابداع آنزیم‌های مصنوعی کارآمد هموار می‌کنند که می‌توانند کیفیت زندگی را ارتقا بدهند.

این پژوهش، در مجله “Nature Chemistry” به چاپ رسید. /ایسنا