
Ученые сумели удалить ион железа, скоординированный в молекуле миоглобина, и заменить его на благородный иридий. Искусственный белок оказался способен катализировать реакцию, для которой неизвестно ни одного природного фермента. Об этом сообщает статья, опубликованная журналом Nature.Небольшой белок миоглобин обеспечивает перенос кислорода в сердце и скелетных мышцах. Как и у гемоглобина крови, связывание кислорода происходит в активном сайте белка – азотсодержащей порфириновой структуре с атомом железа в центре. Это весьма универсальная конструкция, в различных вариациях металлсодержащие порфирины входят в состав молекул, выполняющих множество разнообразных функций.Эту способность пытаются использовать и для получения эффективных промышленных катализаторов. Некоторые ученые работают над модификациями белковой части таких молекул, другие пытаются выделять и использовать отдельно порфириновые пигменты. Химики из группы профессора Университета Беркли Джона Хартвига (John Hartwig) пошли третьим путем, внося изменения в исходный природный металлопротеиновый комплекс фермента.Авторам удалось модифицировать гены миоглобина кашалотов, а также цитохрома, другого порфиринсодержащего белка, бактерий Bacillus megaterium. После внесения таких генов в клетки кишечной палочки и культивирования их на обедненной железом среде ученые смогли выделить белковые комплексы, не содержащие порфиринметаллического кофактора: их производство было на порядок выше, чем «побочный» выход белков естественной формы. Это дало им гибкую «платформу» для конструирования ферментов, и химики добавляли к ним множество различных порфиринов с разными металлами, получив десятки потенциально полезных и не существующих в природе биокатализаторов.Одним из наиболее перспективных авторы называют искусственный белок на основе миоглобина, содержащего атом иридия – благородного металла, который не используется живыми организмами. Они показали, что такой фермент способен катализировать превращение С-Н связей в С-С за счет вставки двухвалентного углерода. Ученым удалось даже получить две формы белка, катализирующие синтез различных энантиомеров конечных хиральных продуктов.Создание разнообразных биокатализаторов на основе природных ферментов может привести к настоящему прорыву в химической промышленности. Способные работать при нормальной температуре и рН, высокоселективные, они сделают многие промышленно важные химические превращения дешевле, эффективнее и безопаснее для окружающей среды.Роман Фишман
