Эта работа, опубликованная в журнале Nature под руководством доцента химии Тодда Хистера, является первым примером реакции, в которой используется свет для активации новой реакционной способности существующего фермента. Исследовательская группа нацелена на семейство ферментов, называемых кеторедуктазами, которые традиционно превращают кетоны в спирты. Кеторедуктазы зависят от кофактора или молекулы, обычно присутствующей для ускорения катализируемых ферментами реакций, называемых никотинамидом, который, как известно, реагирует на свет.
Используя коммерческий набор от компании Codexis, исследователи облучили различные белки семейства кеторедуктаз, чтобы посмотреть, могут ли они вместо этого направить химический путь в сторону другой реактивности. «Эти комплекты — хорошая отправная точка для определения того, есть ли у вашей реактивности выстрел», — сказал Хистер. "Это действительно ускорило наш процесс открытия", — сказал Hyster.
Их исследования показали, что фотовозбужденные никотинамид-зависимые кеторедуктазы успешно катализируют реакцию дегалогенирования, в которой атом галогена заменяется атомом водорода с образованием множества хиральных или геометрически различных небольших молекул, называемых лактонами.
Посредством последующих незначительных мутаций фермента исследователи смогли достичь высокой эффективности и селективности реакции. Они предположили, что хорошая реакционная способность возникает из-за комплекса с переносом заряда, а селективность связана с ключевым промежуточным связыванием в активном центре фермента.
Реакция показала, что ферменты можно уговорить выполнять новые химические процессы, и в будущем команда Hyster надеется применить свою методологию к еще более сложным синтетическим реакциям.