Enzima concebida para construir moléculas complexas com precisão
Esta descoberta abre caminho a uma produção mais sustentável e eficiente de uma variedade de produtos químicos complexos
Investigadores da Universidade de Basileia reaproveitaram uma enzima natural de modo a catalisar uma reação química altamente exigente. A sua abordagem abre novas possibilidades para sintetizar moléculas complexas - tais como produtos farmacêuticos e produtos químicos finos - de uma forma mais eficiente e amiga do ambiente.
Os catalisadores estão entre as ferramentas mais importantes para alcançar uma química verde mais sustentável. Aceleram as reacções químicas, tornando-as mais eficientes e fáceis de controlar. Como resultado, é possível poupar energia, resíduos e custos no fabrico de uma grande variedade de produtos. A procura de novos catalisadores tem mantido o campo da química ocupado desde o século XX.
Como catalisadores da natureza, as enzimas têm atraído cada vez mais atenção pela sua excecional capacidade de aumentar a reatividade e a seletividade das reacções químicas, bem como pelas suas propriedades benéficas para o ambiente.
Método promissor com um senão
Recentemente, a transferência de átomos de hidrogénio de hidreto metálico (MHAT) surgiu como um método catalítico promissor para construir eficientemente moléculas complexas. Um composto constituído por hidreto metálico - um átomo de metal ligado a um átomo de hidrogénio - transfere um átomo de hidrogénio para uma ligação dupla no interior do composto orgânico, produzindo um intermediário reativo que desencadeia a subsequente formação de ligações.
A MHAT pode converter um substrato plano e bidimensional numa molécula complexa com uma arquitetura tridimensional. No entanto, a obtenção de um controlo preciso sobre a disposição tridimensional dos átomos na molécula - em particular as configurações em imagem de espelho da molécula, semelhantes às mãos esquerda e direita - continua a ser um desafio.
No fabrico de produtos farmacêuticos e de química fina, no entanto, é crucial que seja criada uma configuração de mão única. Isto porque as duas moléculas em imagem de espelho podem apresentar propriedades biológicas diferentes - uma pode ser terapeuticamente benéfica enquanto a contraparte em imagem de espelho pode ser inativa ou mesmo tóxica.
A enzima produz uma configuração de mão única
Os investigadores da Universidade de Basileia conseguiram agora combinar a química MHAT com a catálise enzimática para produzir moléculas tridimensionais com configuração de mão única. A investigação inovadora faz parte do Centro Nacional de Competência em Investigação "Engenharia de Sistemas Moleculares", que é dirigido pelo Prof. Dr. Thomas R. Ward da Universidade de Basileia. Dr. Thomas R. Ward, da Universidade de Basileia. Ele e a sua equipa publicaram os seus resultados na revista Nature.
A equipa de investigação conseguiu reutilizar uma hemoproteína - uma enzima que está amplamente presente na natureza - para realizar reacções MHAT no seu sítio catalítico. Graças ao sofisticado andaime enzimático, produz quase exclusivamente a forma unilateral desejada da molécula (até uma proporção de 98 para 2 de moléculas esquerdas e direitas). Estas transformações são muito difíceis de realizar com ferramentas químicas convencionais. "Até agora, não se conhecia nenhuma enzima capaz de realizar uma tal reação MHAT", explica o primeiro autor, Dr. Xiang Zhang.
Especificidade - uma maldição e uma bênção
Esta descoberta abre caminho a uma produção mais sustentável e eficiente de uma variedade de produtos químicos complexos. Ao reorientar uma enzima natural para catalisar esta transformação química versátil, os investigadores pretendem simplificar a síntese de produtos farmacêuticos e de outros produtos químicos de elevado valor acrescentado.
No entanto, a especificidade da enzima é simultaneamente uma maldição e uma bênção: se se utilizar um material de partida estruturalmente diferente, a estrutura da enzima poderá necessitar de mais engenharia para atingir uma elevada especificidade. Além disso, para tornar esta transformação ainda mais útil, os investigadores estão à procura de uma forma mais sustentável de formação de hidretos metálicos.
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