Как раковые опухоли помогли создать ферментативный катализатор для промышленного синтеза нейлона

Раковые мутации вдохновили учёных из Университета Дьюка (США) на создание нового фермента, катализирующего ключевую стадию производства адипиновой кислоты — прекурсора нейлона.

Ежегодно в мире производится более 5,5 млн тонн нейлона, который идёт на создание одежды, ковров, зубных щёток и пр. Считается, что разработка чистого, полностью биологического метода синтеза адипиновой кислоты могла бы существенно сократить расходы, снизить количество потребляемого ископаемого топлива, а также дорогих горючих растворителей. Вот почему промышленность пребывает в интенсивных поисках ферментов, способных катализировать химические реакции синтеза необходимых молекул (и касается это, понятно, не только нейлона).

Мутированный ферментативный катализатор способен производить промышленно важный прекурсор адипиновой кислоты, исходного соединения в синтезе нейлона. (Иллюстрация NPG.)

Мутированные ферменты злокачественных опухолей, как вы помните, могут катализировать химические превращения, альтернативные тем, коим содействуют их здоровые аналоги. Помнят об этом и исследователи из Университета Дьюка, взявшиеся за изучение возможности применения подобных мутированных ферментов для создания релевантных промышленных биосинтетических методов. Так, они установили, что фермент раковых опухолей изоцитрат дегидрогиназа (IDH1) способен катализировать превращение 2-оксоглутарата в (R)-2-гидроксиглутарат — продукт, который на один атом углерода короче (пятиуглеродный), чем прекурсор адипиновой кислоты (R)-2-гидроксиадипат (шестиуглеродный).

Затем северокаролинские химики обратились к методу структурной гомологии, дабы перенести на гомоизоцитрат дегидрогеназу (HIDH), способную катализировать реакции шестиуглеродного прекурсора, те же мутации, что характерны для IDH1. Новый мутированный фермент HIDH в состоянии катализировать восстановление 2-оксоадипата в промышленно важный (R)-2-гидроксиадипат. Он не только демонстрирует высочайшую специфичность по отношению к структуре субстрата, но и обеспечивает великолепный энантиоселективный выход, превышающий 99%.

Отчёт о работе можно найти в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.

Подготовлено по материалам Chemistry World.