Logo

Разработен е ензим за синтезиране на въглехидрати

Синтезът на захар или въглехидрати е важен за развитието на диагностични тестове, ваксини и нови лекарства. В изследване, съвместно ръководено от екип от Катедрата по неорганична и органична химия и Института по теоретична и изчислителна химия на UB (IQTCUB), съвместно с изследователска група по биологична химия на Оксфордския университет, са синтезирани въглехидрати с Ензими чрез реакция, която досега не е била проучена много подробно за тези биомолекули и която създава малко странични продукти.

Изследването, публикувано в списанието Nature Chemical Biology, е ръководено от изследователя Карме Ровира , изследовател на ICREA от IQTCUB и от Бенджамин Г. Дейвис от Университета в Оксфорд. Изследването включва и участието на Javier Iglesias-Fernández, изследовател в обучението в UB и първият автор на изследването, в което се използва суперкомпютърът Mare Nostrum (от Суперкомпютърния център на Барселона, BSC-CNS), за да се създадат симулации на многостепенна молекулярна динамика ,

Синтезът на захар или въглехидрати в лабораторията (конвенционален химичен синтез) обикновено е скъп и изисква много работа; Поради което в последните години се полагат много усилия за това с ензими, които са естествени катализатори. Ензимите, които синтезират захар (наречени гликозилтрансферази) обаче, са трудни за манипулиране. Това е пречка за развитието на потенциални лекарства, които биха могли да се използват за лечение на многобройни заболявания, свързани с въглехидратните активни ензими, като диабет или някои видове рак.

Днес класическата идея за въглехидратите като източник на енергия се е променила. Сега хората знаят, че въглехидратите играят съществена роля в много молекулярни процеси в клетката, от откриването на патогенни агенти до клетъчната комуникация или противовъзпалителния отговор. Ето защо има голям интерес към дизайна на лекарства, които копират структурата на въглехидратите, тъй като те биха могли лесно да бъдат асимилирани и разпознати от част от биологичната рецепторна система.

Сега екипите от Барселона и Оксфорд са намерили начин да променят ензим (гликозидаза), който обикновено разгражда въглехидратите (катализира хидролизата в гликозидни връзки), така че да действа обратно и да синтезира въглехидрати. "Освен това, този синтез е постигнат с нова реакция, която все още не е била наблюдавана в гликозидазата. Това е вариация от реакция, наречена" лице-лице "или" SNi-подобно ", казва Ровира. "Предимството на тази реакция в глюкозидазата - продължава изследователят - е, че прави синтеза по чист начин, без да причинява почти никакви остатъци от хидролиза и да използва икономически изгодни субстрати (захар)". "Основно ние използвахме нашия опит с ензими, които синтезират въглехидрати, за да приложим реакцията на едната страна в други ензими с повече биотехнологични възможности", заключава изследователят. Екипът й откри молекулярните основи на едностранния механизъм в ензимите през 2001 г.

В проучването синтезата е извършена със специфичен ензим, Sulfolobus solfataricus бета-гликозидаза, но може да се приложи към други ензими, като се използва подобен инженерингов метод на активния център.

Използването на ензими, които разграждат захари (гликозидни хидролази), без проблеми за тяхната манипулация и които могат да бъдат променяни по подходящ начин, както се вижда от това изследване, представлява по този начин обещаваща алтернатива за получаване на нови въглехидрати.

По материали на Universidad de Barcelona and Science Daily

ЦЗПЗ@2017