Есть надежда, что это открытие приведет к разработке новых антибиотиков и других методов лечения.Реакция Дильса-Альдера, открытая лауреатами Нобелевской премии Отто Дильсом и Куртом Альдером, является одной из самых мощных известных химических реакций и широко используется химиками-синтетиками для производства многих важных молекул, включая антибиотики, противораковые препараты и т. Д. агрохимикаты.Тем не менее, было много споров и разногласий по поводу того, использует ли природа реакцию для производства своих собственных полезных молекул. Если это так, то идентичность биологических катализаторов (ферментов), ответственных за выполнение этой реакции, до сих пор оставалась загадкой.
Были идентифицированы некоторые кандидаты в природные «Дильса-Альдерасы», но либо было показано, что они не проводят реакцию, либо доказательства того, что они катализируют реакцию Дильса-Альдера, неоднозначны.Теперь исследователи из BrisSynBio, Исследовательского центра синтетической биологии BBSRC / EPSRC при Бристольском университете и Школы биологии Университета Ньюкасла убедительно показали, что настоящая «Дильс-Альдераза» (фермент Дильса-Альдера) существует. Они также детально установили, как он катализирует реакцию.
Доктор Пол Рэйс из BrisSynBio сказал: «Мы обнаружили фермент под названием AbyU в бактерии под названием Verrucosispora maris (V. maris), которая обитает на дне Тихого океана. V. maris использует фермент AbyU для биосинтеза молекулы под названием абиссомицин.
C, обладающий мощными антибиотическими свойствами ".Чтобы установить детали того, как фермент AbyU катализирует реакцию Дильса-Альдера, команде сначала пришлось решить атомную структуру AbyU, а затем смоделировать ферментативную реакцию с помощью методов квантовой механики.Доктор Рейс сказал: «Как только мы выяснили, как AbyU может производить природный антибиотик, мы смогли показать, что он также может выполнять реакцию Дильса-Альдера на других молекулах, которые трудно преобразовать с помощью синтетической химии».В настоящее время команда изучает способы использования фермента для создания молекул, подобных абиссомизину С, в надежде, что будут найдены антибиотики, которые даже более эффективны, чем природная молекула.
Доктор Рейс сказал: «Что особенно интересно в нашей работе, так это то, что мы не только решили загадку естественной альдеразы Дильса-Альдеразы, но также показали, что фермент может выполнять реакции Дильса-Альдера, которые сложно выполнить с помощью синтетической химии. Работа открывает множество возможностей для создания новых полезных молекул, которые могут, например, лечь в основу новых лекарств, материалов или химикатов ».Соавтор доктор Марк ван дер Камп из BrisSynBio сказал: «Эта работа является прекрасным примером междисциплинарного сотрудничества с использованием методов из биологии, химии, физики и математики. Как специалист по вычислительной химии в команде, мне особенно приятно, как Широкий спектр методов компьютерного моделирования был неотъемлемой частью работы, раскрывающей подробности о динамическом поведении фермента, о том, как субстрат взаимодействует с ним и как это взаимодействие приводит к созданию продукта Дильса-Альдера ».
Доктор Джем Стах из Университета Ньюкасла также был соавтором статьи. Он сказал: «Природа, не только в соединениях, которые она производит, но и в средствах, с помощью которых она это делает, — лучший химик.
Для меня это никогда не было яснее, чем во время этого сотрудничества между биологами и химиками. Начнем с генома. изучение и завершение новой химией в путешествии, которое включало в себя структурную биологию, синтетическую химию и вычислительную химию, было чрезвычайно полезным, познавательным и увлекательным ».