Yeni kimyasal süreç, doğada bulunmayan amino asitlerin üretilmesini kolaylaştırıyor

Vücudunuzdaki her protein, amino asit adı verilen aynı 20 yapı taşından oluşur. Ancak doğanın sınırlı bir araç takımına takılıp kalması, insanların onu genişletemeyeceği anlamına gelmez.

Pitt kimyacılarının da aralarında bulunduğu bir ekip tarafından 27 Temmuz'da Science dergisinde yayınlanan bir araştırma, protein bazlı terapilerde kullanım bulabilecek ve organik kimyanın yeni dallarını açabilecek "doğal olmayan" amino asitler yaratmanın güçlü ve yeni bir yolunu anlatıyor.

Kenneth P. Dietrich Sanat ve Bilim Okulu'nda kimya profesörü ve makalenin ilgili yazarı Peng Liu, "Bu tamamen yeni bir dönüşüm: doğa için yeni ve kimya için yeni" dedi. "Bir enzime, bir amino asidin doğal olmayan bir konfigürasyonunu oluşturmasını söylemek olağandışıdır ve bunu dikkatli bir biyomühendislik ile yapmalısınız."

Daha büyük bir proteinin yalnızca bir parçasını değiştirin ve şeklini ve ne yaptığını değiştirebilirsiniz -- böylece doğal olmayan amino asitler, proteinleri veya onların daha küçük kuzenlerini kullanan antibiyotikler veya bağışıklık bastırıcılar gibi yeni tür tedavilerin açılması için umut vaat ediyor.

Bununla birlikte, laboratuvarda bu tür molekülleri oluşturmak zahmetli, çok adımlı bir süreçtir: Bir protein zinciri oluşturmak için birbirine bağlanan amino asit parçaları, araştırmacılar molekülün geri kalanını kimyasal olarak dönüştürürken korunmalıdır. Bununla birlikte, yeni makalede açıklanan reaksiyon daha basit ve daha verimli ve kimyagerlere, ortaya çıkan molekülde atom gruplarının nasıl yönlendirildiği konusunda benzeri görülmemiş bir kontrol düzeyi sunuyor.

"Biyomühendislik ürünü enzimlerin küçük moleküllü katalizörlerden daha iyi verim sağladığını iddia edebilirsiniz, ancak aynı reaksiyonu katalize ediyorlar" dedi. "Ama bu tamamen yeni bir tepki. Daha önce yoktu."

Liu'nun grubu, atomlar ve elektronlar seviyesinde bir kimyasal reaksiyonda meydana gelen karmaşık dansı anlamak için bilgisayar simülasyonlarını kullanıyor ve deney yapan grupların keşfettiği "ne"ye "neden"i ekliyor. Bu makale için, Liu ve Pitt'in doktora sonrası araştırmacısı Binh Khanh Mai (solda), UC Santa Barbara'da Yang Yang liderliğindeki bir araştırma ekibiyle birlikte çalıştı. Ziyaret eden bir yüksek lisans öğrencisi.

Liu ve Mai, reaksiyonun nasıl ve neden gerçekleştiğini anlamak için Yang'ın grubu tarafından sağlanan verileri derinlemesine inceliyor ve kimyagerlerin göremediği ara adımları çözüyor. İkilinin özellikle yakından incelediği bir adımda, bir elektronun iki molekül arasındaki yolunda alışılmadık derecede uzun bir mesafe kat etmesi gerekiyor. Liu, "Bunun olasılığı hakkında dikkatli bir modelleme yapmak zorundaydık çünkü bu, doğa için yeni olan bir adım ve tüm reaksiyon mekanizmasını destekliyor" dedi.

Bu modellerin temelini oluşturan muazzam bilgi işlem gücüdür. Grubun kimyasal reaksiyonların inceliklerini anlamak için gerçekleştirdiği karmaşık simülasyonlar son teknoloji, güçlü süper bilgisayarlarla zaman gerektirdiğinden Liu, Pitt'in Araştırma Hesaplama Merkezi'nin laboratuvarın başarısında temel bir bileşen olduğunu belirtiyor.

Buna rağmen hala cevaplanmamış sorular var ve bu makale iki ekip arasındaki bir dizi iş birliğinin yalnızca ilk adımı. Olağandışı reaksiyonun neden olduğunu daha iyi anlayabilirlerse, Liu'nun grubu çok çeşitli yeni kimyasal aletler, ilaçlar ve daha fazlasını yaratmak için bunu farklı bağlamlarda kullanma becerisini geliştirebilir.

Liu, "Kaç farklı türde doğal olmayan amino asit yapabileceğinizi düşünebilirsiniz, neredeyse sınırsız sayıda var" dedi. "Öyleyse bu içgörüyü başka yeni tepkiler geliştirmek için de kullanabilir miyiz?"