Yönlendirilmiş Evrim Sayesinde Biaril Çapraz Eşleşme Reaksiyonlarını 92 Kat Başarılı Kataliz Edebilen Bir Enzim Üretildi!
- Çeviri
- Biyokimya
- Bilim Haberciliği
Bu haber 3 yıl öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Yönlendirilmiş evrimi kullanan araştırmacılar, biaril bağlarının oluşumunu katalize eden bir enzim geliştirdiler.[1] Bu yeni enzim, aromatik parçalar arasında çok seçici bir şekilde karbon-karbon bağları kurarak, kiral ligandların, farmasötiklerin ve malzemelerin hazırlanması için yeni bir araç olarak kullanılabilir.
Geleneksel olarak kimyagerler, Suzuki ve Negishi çapraz eşleşmeleri gibi metal katalizörlü reaksiyonlar kullanarak biaril bağlarını sentezlemişlerdir. Ne kadar sağlam olursa olsun, bu işlemler, hedef molekülü elde etmek için ek ön-fonksiyonelleştirme adımları gerektirir. Michigan Üniversitesi'nde kimyager olan baş yazar Alison R. H. Narayan, şöyle diyor:
Sterik olarak engellenmiş biaril bağları yapmak hala zor. Elektron eksikliği olan aromatik halkalar gibi başka yapılar da sorun yaratıyor. Biyokatalitik bir alternatifin her iki sorunu da çözebileceğini ve sentetik kimyagerleri için uygun bir alternatif olabileceğini öngördük.
Ekip, yeni katalitik işlevleri geliştirmek için ardışık turlarda bir ana enzimin genlerini kasıtlı olarak mutasyona uğratan bir teknik olan yönlendirilmiş evrimi kullandı.
Araştırmacılar, bir başlangıç noktası bulmak için doğal ürün oluşumunda yer alan ikincil metabolik yollardaki farklı enzimleri araştırdı. Narayan, şöyle açıklıyor:
Bazen, bu proteinler zaten hedeflerimize benzeyen moleküller oluşturuyor. Her şey %0,1 bile olsa bir tepkisellik ipucu bulmakla ilgili. O zaman genellikle daha fazla optimize etmek mümkün olabiliyor.
Bu durumda araştırmacılar, Aspergillus mantarlarında kumarinin biarillere dimerizasyonunu doğal olarak katalize eden bir sitokrom P450 enzimi tanımladı ve onu daha geniş bir substrat yelpazesini birleştirmek için tasarladılar.
Araştırmacılar, doğal enzimin 2.000'den fazla çeşidini yarattı ve kiral biaril bileşiklerini üretmek için bir çapraz eşleşme reaksiyonunu katalize edebilecek olanlarını taradılar. Verimi, saha seçiciliğini ve stereo seçiciliği geliştirmek için yapılan ardışık mühendislik turlarının başarılı olmasi için en iyi verimli enzimleri kullandılar. Takımın son enzimi, verimde 92 kat iyileşme sağladı. Merck & Co'da biyokataliz uzmanı olan Ania Fryszkowska şöyle diyor:
Karbon-karbon bağlarının katalitik ve seçici yapısı organik kimyadaki en önemli görevlerden biridir. Doğa, moleküler karmaşıklığı; genellikle geleneksel kimya kullanılarak elde edilemeyen, koruyucu gruplardan ve oksidatif hal ayarlamalarından kaçınarak, kolaylıkla ve zarafetle üretir.
Fryszkowska, mevcut araçlarla belirli biaril bağlarını oluşturmanın ne kadar zor olduğunun altını çiziyor:
Kiral ligandlara, koruyucu gruplara, ek parçalara ihtiyaç duyuyor.
Biyokataliz, yol boyunca saflaştırma ve izolasyon sayısını en aza indirdiği için genellikle daha güvenli ve daha çevreci de olan basit bir sentetik yaklaşım sunar.
Daha fazla mühendislik, (görseldeki) hedef bileşiklerinde benzersiz atroposeçicilik (eksenel kiraliteye sahip stereoizomerler arasında bir tercih) sunan bir enzimle sonuçlandı. Fryszkowska şöyle diyor:
Bu, biyokatalizde eşsiz bir durum.
Atroposeçicilik, asimetrik katalizde kullanılan kiral ligandların hazırlanmasında ve vankomisin antibiyotiği ile antimalaryal ancistrokladin gibi bazı ticari ilaçların sentezlenmesinde çok önemlidir.
Narayan'ın ekibi, tasarlanmış enzimin dizisini diğer doğal proteinlerle karşılaştırarak şimdiden başka umut verici ipuçları buldu. Şöyle anlatıyorlar:
Farklı substrat sınıfları üzerinde etkileyici çapraz eşleşme aktivitesine sahip, bazıları için mühendislik bile gerektirmeyen, kendinden yeterli aktiviteye sahip bir enzim hazinesi keşfettik. Bu enzim paneli, biaril bağı oluşumu bir ekmek-tereyağı dönüşümü olduğundan, bu dönüşümü bir senteze dönüştürmekle ilgilenen diğerleri için sağlam bir başlangıç noktası sunuyor.
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git-
2
-
1
-
1
-
1
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
- Çeviri Kaynağı: C&EN | Arşiv Bağlantısı
- ^ L. E. Zetzsche, et al. (2022). Biocatalytic Oxidative Cross-Coupling Reactions For Biaryl Bond Formation. Nature, sf: 79-85. doi: 10.1038/s41586-021-04365-7. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 29/05/2025 12:33:48 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/11720
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in C&EN. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.
