Justin Jackson tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriDizayn işində əsas addımlar. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09136-2

Weizmann Elm İnstitutunun rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar, 100.000 M ⁻¹ s ⁻¹ -dən çox katalitik effektivlik nümayiş etdirən fermentləri hazırlayan və geniş zərifləşdirmədən təbii biokatalizatorlarla müqayisə edilə bilən performansa nail olan hesablama iş prosesini təqdim etdilər.

Təbii fermentlər katalitik biokimyəvi çevrilmələri qeyri-adi sürət və dəqiqliklə həyata keçirərək, süni katalizatorların qarşılaşmaqda çətinlik çəkdiyi bir meyar yaradır. Hesablama strategiyaları təbii fermentlərin repertuarından kənar reaksiyaları kataliz etməyə qadir olan zülallar istehsal etmişdir , çevrilmə dərəcələri çox vaxt bioloji cəhətdən təkamülləşmiş katalizator reaksiyalarında qeydə alınan sürətlərdən çoxlu dərəcədə aşağı olur.

Təbiətdə nəşr olunan ” Yüksək effektiv Kemp aradan qaldıran fermentlərin tam hesablama dizaynı ” adlı araşdırmada tədqiqatçılar minimal optimallaşdırma ilə sabit, aktiv fermentlər yaratmaq üçün tam hesablama yanaşmasını inkişaf etdirdilər.

Tədqiqatçılar homoloji zülalların fraqmentlərini birləşdirərək kombinator montajı və dizaynı vasitəsilə minlərlə TIM-barel onurğa sütunu (fermentlər arasında ən çox yayılmış protein qatlarından biri) yaratdılar. Bu qıvrımda mərkəzi β barelin qalıqları katalitik və substrat bağlayan qrupların optimal şəkildə yerləşdirilməsi üçün bir çox imkanlar təmin edərək, aktiv sahənin boşluğuna yönəldilmişdir.

Aktiv sahə qalıqları Rosetta atomistik hesablamalarından istifadə edərək optimallaşdırıldı və enerjini və katalitik bazanın həllini balanslaşdıran obyektiv funksiya tərəfindən süzülən milyonlarla dizayn əldə edildi. Eksperimental sınaq üçün cəmi 73 dizayn seçilmişdir; 66 həll yolu ilə ifadə edildi və 14 kooperativ termal denatürasiya davranışı nümayiş etdirdi.

Variant başına 5-8 aktiv sahə mutasiyasının tətbiqi, artan katalitik səmərəliliyi olan dizaynlar istehsal etdi. Des61-dən əldə edilən bir variant (dizayn 61) 3600 M ^-1 s ^-1 (katalitik səmərəliliyin ölçüsü) kcat/KM-ə və 0,85 s ^-1 dövriyyə sürətinə (saniyədə reaksiyalar) çatdı.

Des27-yə əsaslanan səkkiz dizayn orijinaldan 10-70 dəfə yüksək katalitik sürətlərə nail oldu, Des27.7 kkat/KM 12,700 M ^-1 s ^-1 və kkat 2,85 s ^-1 əldə etdi . Phe113-ü lösinlə əvəz edən bir nöqtəli mutasiya katalitik səmərəliliyi 123.000 M ^-1 s ^-1 və kcat-ı 30 s ^-1- ə qaldırdı .

Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəlirlər ki, aktiv sahənin əvvəlcədən təşkili və katalitik cəhətdən səriştəli substrata bağlı konformasiyaları qəbul etmək qabiliyyəti ilə birlikdə bu dizaynı əvvəlki nümunələrdən fərqləndirir. Ən yaxşı variant yüksək sabitliyə (85 °C-dən çox) və təbii fermentlərlə müqayisə edilə bilən katalitik effektivliyə çatdı.

Nəticələr təsdiq edir ki, atomistik hesablama üsulları iterativ laboratoriya müayinəsi və ya süni intellekt tərəfindən yaradılan iskelelərə etibar etmədən təbii qıvrımlarda səmərəli fermentlər istehsal etmək üçün kifayət qədər etibarlıdır.

Nəzəri fermentlərin modelləşdirilməsində gələcək irəliləyişlər məhsul istehsalı və terapevtik tətbiqlərdən çirklənmənin aradan qaldırılmasına, yaşıl kimyaya və sənaye miqyasında molekulyar sintezə qədər geniş spektrli istifadə olunmamış həlləri yerinə yetirməyə qadir olan tam proqramlaşdırıla bilən biokatalizə imkan verə bilər.

Müəllifimiz Justin Jackson tərəfindən sizin üçün yazılmış , Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Dina Listov et al, Yüksək effektiv Kemp aradan qaldırılması fermentlərinin tam hesablama dizaynı, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09136-2

Zhuofan Shen et al, Sıfırdan hazırlanmış yüksək effektiv fermentlər, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/d41586-025-02054-3

Jurnal məlumatı: Təbiət 

© 2025 Science X Network