Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Pierwszy sztuczny enzym z dwiema niebiologicznymi grupami katalitycznymi

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu w Groningen przekształcili nieenzymatyczne białko w nowy sztuczny enzym. W tym celu dodali do niego 2 abiologiczne składowe katalityczne: nienaturalny aminokwas i kompleks z miedzią.

Enzymy są naturalnymi katalizatorami, działającymi w łagodnych warunkach reakcji. To czyni z nich atrakcyjną alternatywę dla przemysłowej katalizy chemicznej, która może wymagać wysokich temperatur i ciśnień, a także toksycznych rozpuszczalników lub metali. Niestety, nie wszystkie reakcje chemiczne mogą być katalizowane przez naturalne enzymy. Jedną z dostępnych opcji jest modyfikacja istniejących enzymów, jednak prof. Gerard Roelfes uważa, że warto też tworzyć całkiem nowe.

W 2018 r. jego zespół uzyskał nieenzymatyczne białko, bakteryjny czynnik transkrypcyjny LmrR, który po insercji nienaturalnego aminokwasu p aminofenylalaniny może tworzyć niebiologiczne struktury hydrazonowe. Był to pierwszy enzym, stworzony z wykorzystaniem nienaturalnego aminokwasu jako grupy katalitycznej.

Tym razem Roelfes i dr Zhi Zhou posłużyli się LmrR i dodali do niego aż 2 abiologiczne składniki katalityczne: ten sam nienaturalny aminokwas, co wcześniej i kompleks zawierający miedź. Oba mogą aktywować partnerów do reakcji Michaela. By wydajnie i wybiórczo katalizować tę reakcję, oba muszą się jednak znajdować we właściwej pozycji. Zwykłe dodanie obu komponentów do probówki by nie zadziałało: w rzeczywistości, gdyby znalazły się zbyt blisko siebie, wzajemnie by się znosiły.

Kompleks zawierający miedź "przyczepia się" do LmrR za pośrednictwem oddziaływań supramolekularnych. Jego położenie jest determinowane przez interakcje z białkiem. Na podstawie tej pozycji ustaliliśmy [z kolei], gdzie by uzyskać miejsce aktywne, powinno się przeprowadzić insercję p aminofenylalaniny. Kiedy stworzono już nowy enzym, potwierdziły się przypuszczenia Roelfesa: dostosowane białko było bardzo wybiórczym katalizatorem reakcji Michaela.

To było badanie potwierdzające słuszność koncepcji. Na razie enzym nie jest jeszcze wystarczająco szybki do zastosowań praktycznych, ale za pomocą standardowych technik, takich jak ewolucja ukierunkowana, można to zmienić.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozpoczęła się rozbudowa i modernizacja kompleksu Polskiej Stacji Antarktycznej. Pierwsze elementy konstrukcyjne (bloki fundamentowe pod 2 hale magazynowe i pod budynek główny oraz konstrukcje metalowe hal) zostały już dostarczone statkiem na Wyspę Króla Jerzego. Inicjatorem przedsięwzięcia, a zarazem inwestorem jest Instytut Biochemii i Biofizyki (IBiB) PAN. Oddanie nowej Stacji do użytku zaplanowano na przełom 2023 i 2024 r.
      Generalnym projektantem modernizacji Stacji Arctowskiego jest biuro Kuryłowicz & Associates. W przypadku nowego budynku głównego i latarni morskiej jesteśmy autorami koncepcji wielobranżowej (wspólnie z biurem inżynieryjnym Buro Happold i specjalistami od akustyki EWKAkustika), która stanowi podstawę do wykonania dokumentacji technicznej. W odniesieniu do pozostałych obiektów jako generalny projektant konsultujemy rozwiązania projektowe. Dokumentację techniczną budynku głównego, jak i pozostałych obiektów wykonuje konsorcjum [poznańskich] biur DEMIURG i home OF houses. Nadzór inwestorski zapewnia firma Project Management - wyjaśnia wiceprezes zarządu, architekt Piotr Kuczyński.
      Harmonogram prac
      W sezonie poprzedniego lata antarktycznego 2019/20 zostały wykonane badania geologiczne, w tym odwierty rdzeniowe, sondowania presjometrem i sondowania georadarowe. Opracowana została także dokumentacja badań podłoża i opinia geotechniczna na potrzeby kompleksowej przebudowy Polskiej Stacji Antarktycznej (firma GEO4Tech). W sezonie letnim 2020/21 przetransportowano statkiem część materiałów i maszyny pod przyszłą budowę. Wykonano też posadowienie fundamentów zaplecza magazynowego w postaci hal. Jak poinformował nas dr Dariusz Puczko z IBiB, w ramach realizacji inwestycji kompleksowej przebudowy infrastruktury Polskiej Stacji Antarktycznej im. H. Arctowskiego zostały przetransportowane następujące elementy służące inwestycji: maszyny (dźwig, koparkoładowarka, ładowarka teleskopowa, spycharka gąsienicowa, kuter KH200, elementy mostu pontonowego) oraz materiały budowlane, czyli prefabrykaty betonowe - bloki fundamentowe pod dwie hale magazynowe oraz pod budynek główny - i konstrukcje metalowe hal.
      Jak dowiedzieliśmy się od firmy DEMIURG, inwestycja składa się z wielu elementów, a przetargi na ich realizację będą ogłaszane w pierwszym półroczu br. Na przełomie 2021/22 r. (czyli w sezonie letnim) przewiduje się sporo działań: uzbrojenie terenu, a także montaż oczyszczalni ścieków, posadowienie fundamentów pod budynek główny oraz przygotowanie w Polsce jego konstrukcji. Rok później w sezonie letnim 2022/23 ma nastąpić transport i złożenie w miejscu docelowym budynku głównego. Jeśli wszystko pójdzie z planem, podczas antarktycznej zimy 2023 r. w jego wnętrzu powinny być prowadzone prace wykończeniowe. Wreszcie na sezon 2023/24 zaplanowano prace rozbiórkowe, porządkowe i zakończenie modernizacji pozostałej infrastruktury.
      Czy nowa Stacja będzie "kosmiczna", jak ta belgijska, trudno powiedzieć. Na pewno będzie to bardzo ładny obiekt. Dobrze wkomponuje się w przestrzeń. Ona będzie uniesiona nad powierzchnię lądu. Przy postępującej recesji lodowców, ich topnieniu, poziom morza się podnosi, a chcielibyśmy być przygotowani na przynajmniej najbliższych 50 lat - powiedział w audycji "Eureka" radiowej Jedynki dr Puczko.
      Dawna Stacja
      Polska Stacja Antarktyczna działa nieprzerwanie od 1977 r. Jej patronem jest Henryk Arctowski - w latach 1897–99 współorganizator i uczestnik (wraz z innym Polakiem, Antonim Bolesławem Dobrowolskim) belgijskiej wyprawy na Antarktydę na statku "Belgica"; statek ten jako 1. w dziejach zimował w lodach Antarktydy. Całoroczna Stacja naukowo-badawcza leży na Wyspie Króla Jerzego nad Zatoką Admiralicji. To jedyna działająca polska placówka badawcza w tej części świata. Niestety, w ostatnich latach zaobserwowano [...] wzmożoną erozję linii brzegowej i obecnie część istniejących zabudowań Stacji znajduje się kilka metrów od linii wody Zatoki Admiralicji, a skraj głównego budynku mieszkalnego dzieli metr od linii wody wysokiej - podkreślono w komunikacie IBiB-u. W praktyce oznacza to, że dziś w czasie sztormu wezbrane wody Zatoki prawie pukają do drzwi Stacji. Ona jest umiejscowiona zbyt blisko brzegu. I [w skrajnie niekorzystnych warunkach klimatycznych] uległa naturalnemu zużyciu - wyjaśniał już przed dwoma laty prof. Piotr Zielenkiewicz (w owym czasie dyrektor IBiB).
      Nagrodzony projekt koncepcyjny
      W 2015 r. inwestor, wspomniany wcześniej Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, zwrócił się do biura Kuryłowicz & Associates z propozycją zaprojektowania nowej Stacji. Jak ujawnili w wywiadzie dla Culture.pl Ewa Kuryłowicz i Piotr Kuczyński, mimo niewielkiej skali obiektu od razu było wiadomo, że to projekt wyjątkowy. W pracach uczestniczyli m.in. specjaliści z biura inżynierskiego Buro Happold czy pracowni akustycznej EWKAkustika. Kuryłowicz i Kuczyński podkreślili, że IBiB dostarczył precyzyjny opis oczekiwań i potrzeb. Służył także opowieściami o Antarktydzie. Przecież nam trudno sobie wyobrazić, jak odbiera się panujące tam warunki, co człowiek czuje w tej śnieżnej pustce, jakie emocje towarzyszą pobytowi w tak niezwykłym otoczeniu. Tego nie da się odczytać z map czy zdjęć - powiedzieli Annie Cymer z Culture.pl.
      Biuro Kuryłowicz & Associates przygotowało aż 3 koncepcje z makietami, zestawami rysunków oraz dokumentacją. IBiB wybrał jedną z nich. Warto przypomnieć, że w 2019 r. projekt nowej siedziby polskiej Stacji antarktycznej został nagrodzony srebrnym medalem w konkursie WAN Awards (w kategorii Future Projects: Education).
      Nowy budynek będzie oddalony od starego budynku Stacji o 150 m; ma się znajdować bliżej magazynów i generatorów. Z czasem stary budynek Arctowskiego zostanie częściowo rozebrany. Reguły antarktyczne mówią, że cokolwiek się tam przywiezie, trzeba zabrać z powrotem - podkreślał prof. Zielenkiewicz. Po starej Stacji pozostanie wyłącznie najstarsza jej część zbudowana 40 lat temu. Zgodnie z planem, ma tam powstać tzw. muzeum Stacji Arctowskiego.
      Aerodynamiczny pawilon ma być mocno przytwierdzony do podłoża. Przewidziano 37 miejsc noclegowych. W części całorocznej zaplanowano 11 pokojów jednoosobowych i 1 dwuosobowy, zaś w części letniej - 4 pokoje czteroosobowe i 4 pokoje dwuosobowe. Pod względem funkcjonalnym budynek pomyślano w taki sposób, by zimą, w czasie której w Stacji przebywa mniej osób, poszczególne części dało się zamknąć i wyłączyć z użytku.
      W relacji prasowej DEMIURGA przypomniano, że projekt nowej Stacji otrzymał [w 2018 r.] dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w wysokości 88 mln złotych z przeznaczeniem na budowę nowego budynku głównego oraz modernizację całej infrastruktury i budynków współtworzących bazę.
      Wyzwania dla projektantów: silny wiatr i warunki sprzyjające korozji
      Projektanci wyjaśniają, że wbrew pozorom to nie niskie temperatury są tu wyzwaniem. Problemem są warunki sprzyjające korozji i silny wiatr wiejący przez większość roku, z dużą zmiennością kierunku działania i prędkością dochodzącą w porywach do 60 m/s.
      By uwzględnić silne wiatry, które zimą niosą ze sobą śnieg, a w innych miesiącach żwir, piasek czy kamienie, pracownia Kuryłowicz & Associates zbudowała specjalny symulator. Algorytm symulował siłę i kierunek wiatru (wiatr generowano za pomocą wiatraków), a ekipa sypała biały proszek, by sprawdzić, jak śnieg zachowa się w kontakcie z bryłami o różnych kształtach.W ten sposób szukaliśmy optymalnej formy budynku i jego ustawienia względem kierunków świata - wyjaśnili dziennikarce Culture.pl architekci. Nie wolno też zapominać, że parametr ten ma wpływ na wielkość projektowanych fundamentów; te muszą bowiem zapewniać stabilne przytwierdzenie konstrukcji do podłoża.
      Gdy silny wiatr niesie ze sobą piasek i lód, następuje szlifowanie wszelkich powierzchni. Jak podkreślają specjaliści z DEMIURGA, w połączeniu z agresywną atmosferą wynikającą z nadbrzeżnej lokalizacji prowadzi [to] do przyspieszonej korozji materiałów budowlanych. Biorąc to wszystko pod uwagę, należy więc zastosować materiały o wysokiej odporności, a także specjalne środki zabezpieczające. Na tej zasadzie przewidziano, że zewnętrzna obudowa głównego budynku będzie wyprodukowana z niezwykle odpornego na korozję żółtozłotego stopu aluminium i miedzi (wybór koloru nie był bynajmniej przypadkowy, ponieważ dotąd polska Stacja była pomalowana właśnie na żółto i dlatego polarnicy tak Arctowskiego kojarzyli). Z kolei obudowa obiektów towarzyszących, mniej reprezentacyjnych, została zaprojektowana z blach stalowych, ale zabezpieczonych odporną na ścieranie i wysoce korozyjne środowisko powłoką.
      Dobrze opracowana logistyka i modułowość to podstawa
      Duże znaczenie ma także logistyka. Należy, na przykład, pamiętać, że na miejscu statek przybija 100-150 m od brzegu i wszystko dostarcza się powojskową barką. Nie ma portu ani nabrzeża rozładunkowego. Z tego powodu jedną z głównych idei przyświecających projektantom w przypadku tej inwestycji jest modułowość, powtarzalność i możliwa prostota proponowanych rozwiązań, pozwalających na sprawny transport i realizację. Kolejnym warunkiem do spełnienia jest zapewnienie bezawaryjnej eksploatacji budynków przy ograniczeniu do minimum niezbędnych prac serwisowych w przyszłości. Dobór materiałów i rozwiązań technicznych musi zapewnić trwałość w trudnych warunkach klimatycznych panujących na miejscu - mówi Rafał Mysiak, prezes i główny architekt home OF houses.
      Dbałość o dobrostan mieszkańców
      Projektując stację, architekci musieli wziąć również pod uwagę specyficzne uwarunkowania psychologiczno-społeczne. Było to bardzo ważne dla IBiB, gdyż stara Stacja nie uwzględniała tego aspektu. Pracownia Kuryłowicz & Associates konsultowała się z psychologami; dzięki temu miała powstać przestrzeń, w której ludzie czują się dobrze, bezpiecznie. Choć myśląc o wpływie hodowli roślin na ludzki dobrostan, architekci chcieli dać taką możliwość mieszkańcom Stacji, musieli z tego zrezygnować ze względu na zapisy Protokołu Madryckiego. Na Stacji zaplanowano więc jedynie niewielką szklarnię, która pozwala hodować podstawowe warzywa na własne potrzeby.
      Uwarunkowania środowiskowe i zrównoważony rozwój
      Projektując stację, należało także zadbać o środowisko (zgodność z zapisami Protokołu Madryckiego). Jak tłumaczy Hubert Maciejewski, kierownik projektu Stacji Antarktycznej i główny konstruktor w DEMIURG Project SA, zgodnie z nim, ochrona środowiska, włączając w to dziką przyrodę, wartości naukowe i estetyczne, jest kluczowa przy planowaniu tego przedsięwzięcia. Dobierając materiały i technologie, musimy brać pod uwagę ich potencjalnie niekorzystny wpływ na środowisko naturalne. W praktyce oznacza to np. ograniczenie do minimum użycia luźnych arkuszy folii, wełny mineralnej czy styropianu, które mogłyby zostać porwane przez wiatr, wykorzystywanie niepylących metod oczyszczania istniejących elementów konstrukcyjnych, stosowanie odpowiednich rozwiązań technologicznych, chociażby w zakresie oczyszczania ścieków, zabezpieczających przed przedostawaniem się do środowiska substancji i materiałów biologicznie czynnych.
      By pozostać w zgodzie z polityką zrównoważonego rozwoju, pomyślano o modernizacji systemu energetycznego Stacji. Układ funkcjonalny oraz projektowane rozwiązania instalacyjne pozwolą na wyłączenie części nowo projektowanego budynku z eksploatacji na czas zimowy i tym samym ograniczenie zapotrzebowania na energię. Pojawią się wysokosprawne agregaty i większa powierzchnia paneli fotowoltaicznych. Nadwyżki produkowanej energii trafią do banków energii. Kolejnym ważnym elementem jest nowoczesna oczyszczalnia ścieków.
      Nowa latarnia morska
      Pierwszą rzeczą, jaką widzą ludzie przybywający na Polską Stację Antarktyczną, jest niewielka latarnia morska. Znajduje się ona ok. 220 m na wschód od zabudowań bazy (na bazaltowym bloku skalnym na Przylądku Kormornanów). Uznaje się ją za najważniejszy punkt orientacyjny zarówno dla pracowników, jak i gości Stacji. Ma ona zasięg 8 mil morskich i ułatwia nawigację w Zatoce Admiralicji. Jej budowę rozpoczęto w grudniu 1977 r. Uruchomienie nastąpiło 16 marca 1978 r. Mimo modernizacji z 2006 r. po 40 latach użytkowania w ekstremalnych warunkach klimatycznych latarnia nadaje się do całkowitej rozbiórki.
      Nowa latarnia ma być zbudowana z najlepszej jakości stalowych prefabrykatów, pokrytych specjalną powłoką antykorozyjną (zapewni to odporność na wysoką wilgotność powietrza). Obiekt ma być pomalowany w biało-czerwone barwy; pojawi się też napis Arctowski. Jednym słowem, dizajn zaproponowany przez architektów z firmy Kuryłowicz & Associates nawiązuje do dotychczasowej kolorystyki latarni. Pracując nad schodami, postanowiono podejść kreatywnie do ukształtowania terenu. Zaproponowaliśmy poprowadzenie konstrukcji schodów wzdłuż naturalnych bazaltowych szczelin skalnych. W projekcie uwzględniliśmy również nowy balkon, który będzie służył jako doskonały punkt obserwacyjny dla przyszłych użytkowników – wyjaśnia Karolina Czumaj.
      Kibicujemy powstawaniu nowej Stacji i z pewnością będziemy Was informować o kolejnych etapach realizacji tego przedsięwzięcia. By nakreślić okoliczności, w których wszystko się rozegra, wystarczy przypomnieć, jak IBiB opisał lokalizację Stacji: Polską Stację Antarktyczną im. Henryka Arctowskiego od kontynentu Antarktydy dzieli 120 km, a od Warszawy, gdzie znajduje się jednostka nią zarządzająca — Instytut Biochemii i Biofizyki PAN – ponad 14 tysięcy km.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Hiszpańscy konkwistadorzy byli uzależnieni od mezoamerykańskiej technologii wytopu miedzi. Hiszpanie potrzebowali miedzi by móc używać artylerii, wytwarzać naczynia czy monety. Nie mieli jednak odpowiedniej wiedzy i doświadczenia, by samodzielnie pozyskiwać ten metal. W samej Hiszpanii od wieków nie zajmowano się produkcją miedzi, importowano ją z Europy Środkowej. Tym trudniej było więc konkwistadorom.
      Jak dowiadujemy się z pisma Latin American Antiquity, w kwestii wydobycia rudy i wytwarzania miedzi Hiszpanie byli przez co najmniej 100 lat, a prawdopodobnie dwukrotnie dłużej, uzależnieni od miejscowych robotników. Jak stwierdzili naukowcy pracujący pod kierunkiem profesor Horoty Hosler z MIT oraz Johana Gracii Zaidui z Uniwersytetu w Porto, pozycja południowoamerykańskich rzemieślników zajmujących się wytopem miedzi była tak silna, że mogli oni domagać się zwolnień podatkowych.
      Specjaliści doszli do takich wniosków na podstawie badań na stanowisku El Manchón w Meksyku. Znaleziono tam artefakty pozwalające na datowanie ludzkiej aktywności w latach co najmniej 1240–1680.
      El Manchón to duża i odległa osada. Początkowo nie widać tam obecności Hiszpanów. Są za to trzy wyraźne części. Dwie z nich noszą dowody budowy długich budynków, z których część była podzielona na osobne pomieszczenia, w tym przeznaczone do rytuałów religijnych. Układ budynków jest zgodny z tym, co widzimy w innych miejscach Mezoameryki, jednak nie można go przypisać do żadnej konkretnej grupy etnicznej. Pomiędzy częściami z budynkami widoczny jest obszar zawierający hałdy żużlu pozostałego po wytopie metalu.
      Hiszpanie potrzebowali dużej ilości miedzi i cyny, z których powstawał brąz potrzebny do produkcji dział i innej broni. Jednak jak wiemy z licznych źródeł, sami nie znali się na technice wytopu. Jednocześnie wiemy, że południowoamerykańscy rzemieślnicy od setek lat zajmowali się wytopem miedzi. Tworzyli z niej bogate ozdoby. Potrafili też łączyć ją ze srebrem, arsenem czy cyną.
      Hiszpanie potrzebowali jednak znacznie większych ilości miedzi, niż tradycyjnie wytwarzali miejscowi rzemieślnicy. Hosler i jej zespół odkryli tajemniczą strukturę, składającą się z dwóch równoległych ścianek kamiennych prowadzących do dużej hałdy żużlu. Naukowcy doszli do wniosku, że mamy tu do czynienia z udokumentowanym po raz pierwszy połączeniem miejscowej technologii z technologią z Europy. Ich zdaniem to, co odkryli, jest hybrydowym miejscem wytopu miedzi, w którym technologia znana w Mezoameryce została wzbogacona o zmodyfikowany europejski miech. Już wcześniej istniały przesłanki, że takie systemy istniały. Teraz po raz pierwszy udało się odkryć pozostałość takiej konstrukcji. W identyfikacji znaleziska wykorzystano m.in. analizę żużlu. Okazało się, że powstał on w temperaturze 1150 stopni Celsjusza. Nie udałoby się jej osiągnąć używając jedynie dmuchawek ustnych, z jakich korzystali miejscowi. To zaś potwierdza nie tylko, że łączono technologie z Nowego i Starego świata, ale że miejsce wytopu było używane przez długi czas po podboju przez Hiszpanów.
      Naukowcom nie udało się szczegółowo datować poszczególnych warstw żużlu. Jednak ich obserwacje potwierdzają archiwalne dokumenty. Były one wysyłane przez konkwistadorów do Hiszpanii i dowiadujemy się z nich o dostępności miejscowej miedzi, o prowadzonych testach i o udanej produkcji artylerii z miejscowych materiałów. Znajdujemy tam też informacje o zwolnieniach podatkowych.
      Z dokumentów wiemy, że Europejczycy zdali sobie sprawę, iż jedynym sposobem na uzyskanie miedzi jest współpraca z miejscowymi rzemieślnikami. Musieli więc dojść z nimi do porozumienia, mówi Hosler.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas budowy drogi w Lingbao we wschodnich Chinach odkryto duży kompleks grobowców sprzed ok. 2000 tys. lat. Poinformował o tym Instytut Dziedzictwa Kulturowego i Archeologii Sanmenxii. Na podstawie cech strukturalnych kompleksu i znalezionych artefaktów stwierdzono, że datuje się on na Zachodnią i Wschodnią Dynastię Han.
      Archeolodzy doliczyli się 76 grobowców (wiele z nich to grobowce rodzinne), a także ponad 720 artefaktów, w tym przedmiotów z brązu i żelaza oraz ceramiki. Znaleziono także unikatową pieczęć właściciela jednego z grobów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Metale z bloku d, takie jak cynk, miedź i chrom, wiążą się ze stanowiącym część cząsteczki proinsuliny peptydem C i wpływają na jego zachowanie. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (UCD) wyjaśniają, że ich badanie reprezentuje nową dziedzinę nauki - metaloendokrynologię, która zajmuje się rolą metali w procesach biologicznych.
      Metale spełniają ważną rolę w wielu procesach biochemicznych. Transportująca tlen hemoglobina zawiera żelazo, zaś cynk i miedź biorą udział w ok. 1/3 wszystkich funkcji organizmu.
      Zespół prof. Marie Heffern z UCD stosuje nowe techniki, by ustalić, jak metale są rozłożone w i na zewnątrz komórek, a także jak wiążą się one z białkami i innymi cząsteczkami oraz w jaki sposób na nie wpływają.
      W ramach nowego studium Amerykanie przyglądali się peptydowi C, który jest badany pod kątem terapii choroby nerek i uszkodzenia nerwów (neuropatii) w przebiegu cukrzycy. Lepsze zrozumienie, jak peptyd C zachowuje się w różnych warunkach, może mieć spore znaczenie dla produkcji leków.
      Peptyd C łączy łańcuchy A i B insuliny. Jest wycinany podczas uwalniania insuliny z trzustki i wraz z nią dostaje się do krwiobiegu. Wcześniej uważano go za produkt uboczny powstawania insuliny, jednak teraz wiadomo, że sam pełni funkcję hormonu.
      Podczas testów w probówce akademicy sprawdzali, jak szybko cynk, miedź i chrom wiążą się z peptydem C i jak metale te wpływają na zdolność komórek do jego wychwytywania.
      Okazało się, że metale wywierają lekki wpływ na strukturę drugorzędową peptydu C. Choć pewne warunki sprzyjają przyjmowaniu przez peptyd kształtu α‐helisy, związanie z metalem hamuje taką zmianę konformacji.
      Miedź i chrom nie dopuszczały do wychwytu hormonu przez komórki; inne metale, takie jak cynk, kobalt i magnez, nie działały jednak w ten sposób.
      Wyniki, które opublikowano w piśmie ChemBioChem, pokazują, że metale mogą dostrajać aktywność hormonów, np. peptydu C, zmieniając ich budowę lub oddziałując na ich wychwytywanie przez komórki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chemicy z dwóch amerykańskich uniwersytetów, ulokowanych w Los Angeles oraz Waszyngtonie, po raz pierwszy w historii zaprojektowali i zsyntetyzowali funkcjonalne, całkowicie sztuczne enzymy. Jest to ważny krok naprzód w dziedzinie bioinformatyki, jak i potwierdzenie znaczącego rozwoju wiedzy na temat działania tych biologicznych katalizatorów. Zespół, prowadzony przez prof. Kendalla Houka, doniósł o swoim najnowszym dokonaniu w ostatnim numerze czasopisma Nature.
      Umiejętność projektowania enzymów zdolnych do przeprowadzania oczekiwanych reakcji niewątpliwie znajdzie ogromne zastosowanie. Ochrona przed bronią biologiczną, neutralizacja toksyn, udoskonalanie leków - to tylko kilka przykładów potencjalnych korzyści, jakie możemy już niedługo osiągnąć dzięki dalszym badaniom w tej dziedzinie. Prof. Houk komentuje dokonane przez jego zespół odkrycie: Nareszcie jesteśmy w stanie projektować i syntetyzować enzymy zdolne do przeprowadzania reakcji, których żaden znany z natury enzym nie potrafi katalizować. Naczelnym celem naszych badań jest używanie komputerowych metod obliczeniowych w celu takiego rozplanowania ułożenia przestrzennego aminokwasów w strukturze białka, by było ono w stanie przeprowadzić zaplanowaną przez nas reakcję.
      Kolejny autor badań, doktorant Jason DeChancie, tłumaczy korzyści płynące ze stosowania enzymów: Enzymy są niezwykle aktywnymi katalizatorami. Pracujemy nad tym, by ujarzmić ich unikalne zdolności i wykorzystać do własnych celów. Chcemy nauczyć się przeprowadzać reakcje, których żaden enzym w naturze nie potrafi katalizować. Te występujące w naturze mają swoje granice funkcjonalności, my zaś chcemy je rozszerzyć.
      Połączenie osiągnięć chemii, matematyki oraz fizyki umożliwiło naukowcom zsyntetyzowanie enzymu zdolnego do przeprowadzenia tzw. eliminacji Kempa, zachodzącej pomiędzy zasadami i związkiem organicznym zwanym benzoizooksazolem. Zaledwie dwa tygodnie wcześniej ta sama grupa opublikowała wyniki eksperymentu, w którym udało się przeprowadzić w podobny sposób reakcję aldolową, wchodzącą w skład metabolizmu cukrów.
      Obecne badania są ogromnym krokiem naprzód. Jeszcze bowiem kilka lat temu zastosowanie technik obliczeniowych nie przynosiło oczekiwanych rezultatów. Zarówno moc obliczeniowa komputerów, jak i dokładność programów komputerowych symulujących kształt cząsteczek były zbyt niskie. Można jednak wierzyć, że kolejne lata udoskonalania wspomnianej technologii mogą przynieść jeszcze wiele ekscytujących wyników.
      Praca nad projektowaniem enzymów jest niezwykle złożonym procesem. Najcięższym jego fragmentem jest wirtualne stworzenie tzw. centrum aktywnego, czyli miejsca w cząsteczce białka, w którym przyłączane są reagujące związki i przeprowadzana jest reakcja. W przypadku przytoczonej wcześniej reakcji aldolowej zadanie było wyjątkowo ciężkie, gdyż na reakcję tę składa się aż sześć kolejnych etapów. Dodatkową trudnością jest potrzeba przeprowadzenia obliczeń o niesamowitej wręcz dokładności, sięgającej jednej setnej nanometra.
      Cały projekt, sponsorowany przez amerykańską Agencję Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych (DARPA, od ang. Defense Advanced Research Projects Agency), trwał aż trzy lata. Zespół badaczy był podzielony na dwie grupy: jedna z nich przewidywała optymalny kształt miejsca aktywnego, a zadaniem drugiej było takie dobranie sekwencji aminokwasów w białku, by tę strukturę wytworzyć. Następnie syntetyzowano gotowy związek chemiczny według wskazań komputera i szukano odpowiedzi na pytanie, czy komputerowy algorytm rzeczywiście doprowadził do produkcji enzymu o oczekiwanej aktywności.
      Technologia opracowana przez Amerykanów znajdzie z pewnością wiele zastosowań. Wszystko wskazuje na to, że umożliwi przeprowadzanie licznych reakcji, które dziś są niemożliwe. Pozwoli także obniżyć koszty wielu innych, których wdrożenie na skalę przemysłową jest dziś nieopłacalne. Jak daleko jesteśmy na drodze do zrealizowania tego planu? Jason DeChancie odpowiada: Myślę, że właśnie do tego doszliśmy. Nasze publikacje dowodzą, że naprawdę stało się to możliwe.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...