शोधकर्ताओं पर प्रकाश डाला नए enzymatic प्रतिक्रिया-ScienceDaily


शोधकर्ताओं की पहचान की है, कुंजी सामग्री के उत्पादन के लिए उच्च-मूल्य में रासायनिक यौगिकों के एक पर्यावरण के अनुकूल फैशन: repurposed एंजाइमों, जिज्ञासा, और का एक छोटा सा प्रकाश है ।

एक पत्र में प्रकाशित प्रकृति वर्णन करता है कि एक अध्ययन के नेतृत्व में Xiaoqiang हुआंग (चित्र), एक postdoctoral शोधकर्ता के विश्वविद्यालय में Urbana शेंपेन में इलिनोइस विभाग के रासायनिक और Biomolecular इंजीनियरिंग (ChBE) और कार्ल आर Woese संस्थान के लिए जीनोमिक जीव विज्ञान (IGB). हुआंग में काम करता है, प्रयोगशाला के ChBE प्रोफेसर Huimin झाओ, रूपांतरण विषय पर नेता केंद्र के लिए उन्नत जैव ऊर्जा और जैव उत्पादों नवाचार (CABBI), एक अमेरिकी ऊर्जा विभाग-वित्त पोषित Bioenergy अनुसंधान केंद्र (बीआरसी).

उत्प्रेरक पदार्थ हैं करने के लिए इस्तेमाल किया गति रासायनिक प्रतिक्रियाओं; में रहने वाले जीवों, प्रोटीन अणुओं नामक एंजाइम उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं में एक प्रक्रिया बुलाया biocatalysis.

Biocatalysis तेजी से उभर रहा है के रूप में एक सूक्ष्म, चंचल तरीका है के संश्लेषण के लिए मूल्यवान यौगिकों. वैज्ञानिकों की जांच कर रहे हैं क्षमता के एंजाइम को उत्प्रेरित करने के लिए विविध प्रतिक्रियाओं, और अच्छे कारण के लिए: biocatalytic प्रतिक्रियाओं कर रहे हैं अत्यधिक चयनात्मक है, जिसका अर्थ है कि वैज्ञानिकों का उपयोग कर सकते हैं एंजाइमों पर कार्य करने के लिए विशिष्ट substrates और बनाने के लिए लक्ष्य उत्पादों.

एंजाइमी प्रतिक्रियाओं कर रहे हैं यह भी बेहद टिकाऊ के रूप में वे कर रहे हैं अपेक्षाकृत सस्ती है, उपभोग का स्तर कम ऊर्जा, और कम से कम नुकसान पर्यावरण के लिए: जबकि रासायनिक उत्प्रेरक आम तौर पर की आवश्यकता होती है, कार्बनिक सॉल्वैंट्स, गर्मी, और करने के लिए उच्च दबाव समारोह, biocatalysts काम जलीय समाधान में, ऑपरेटिंग कमरे के तापमान और सामान्य दबाव की स्थिति है.

के बावजूद उनके मूल्य के लिए विज्ञान और स्थिरता, एंजाइम जटिल हो सकता है, साथ काम करने के लिए. प्रतिक्रियाओं एंजाइमों उत्प्रेरित कर सकते हैं सीमित कर रहे हैं उन लोगों के लिए प्रकृति में पाया; इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिकों अक्सर संघर्ष को ट्रैक करने के लिए नीचे सही biocatalyst को पूरा करने के लिए उनकी जरूरत है.

प्रक्रिया समान है मिश्रण करने के लिए पेंट: कैसे कर सकते हैं एक कलाकार रचनात्मक रंग गठबंधन पर पहले से ही एक पैलेट का उत्पादन करने के लिए सही छाया? की भाषा में एक रासायनिक प्रतिक्रिया: कैसे कर सकते हैं, वैज्ञानिकों का लाभ उठाने एंजाइमों पहले से ही प्रकृति में मौजूदा उत्पादों को बनाने के लिए वे की जरूरत है?

शोध टीम विकसित एक समाधान है: एक दृश्य प्रकाश-प्रेरित प्रतिक्रिया का उपयोग करता है कि एंजाइम परिवार ene-रिडक्टेस (ईआर) के रूप में एक biocatalyst कर सकते हैं और उत्पादन की उच्च पैदावार बहुमूल्य chiral carbonyl यौगिकों.

“हमारे समाधान माना जा सकता है ‘repurposing.’ हम ले जाना जाता है कि एंजाइमों प्रकृति में पाए जाते हैं, और repurpose उन्हें एक उपन्यास के लिए प्रतिक्रिया है,” झाओ ने कहा ।

अन्य शब्दों में, शोधकर्ताओं की जरूरत नहीं था करने के लिए जोड़ने के एक नए प्रकार के लिए रंग पैलेट-वे की खोज की एक धूर्त तरीके से गठबंधन करने के लिए क्या पहले से ही वहाँ था.

इन “repurposed” एंजाइमी प्रतिक्रियाओं नहीं कर रहे हैं केवल आर्थिक और पर्यावरण की दृष्टि से कुशल, लेकिन अत्यधिक वांछनीय: chiral carbonyl यौगिकों के संभावित अनुप्रयोगों दवा उद्योग में इस्तेमाल किया जा करने के लिए दवा का उत्पादन.

टीम के समाधान विशेष रूप से अद्वितीय है कि यह विलीन हो जाती है biocatalysis के साथ photocatalysis — जिसमें प्रकाश के रूप में इस्तेमाल किया है एक अक्षय स्रोत के सक्रियण ऊर्जा-एक उपन्यास, photoenzymatic प्रतिक्रिया है ।

पाठ्यक्रम पर अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने परीक्षण substrates की एक किस्म (यानी, पर पदार्थ जो उत्प्रेरक का कार्य करता है), दस्तावेजीकरण ईआर एंजाइमों’ जेट के जवाब में प्रत्येक । इस प्रक्रिया के बराबर है पाक के एक रासायनिक चॉकलेट चिप कुकी: रखने के द्वारा प्रकाश का स्तर निरंतर और tweaking “सामग्री” (यानी नेताओं और substrates), टीम में सक्षम था करने के लिए धीरे-धीरे चक्र में एक वांछित प्रतिक्रिया है ।

का उपयोग कर रासायनिक अंतर्दृष्टि और चालाक डिजाइन के संश्लेषण के लिए मूल्य वर्धित उत्पादों की विशेषता है CABBI के रूपांतरण का विषय है ।

“बनाने के उपन्यास एंजाइम के समारोह में से एक है CABBI के प्रमुख वैज्ञानिक चुनौतियों,” झाओ ने कहा । “इस अध्ययन है कि पतों को चुनौती uncovering द्वारा उपन्यास का उपयोग करता है के लिए एंजाइमों और दिखा रहा है कि वे क्या कर रहे हैं करने के लिए सक्षम.”

Substrates इस अध्ययन में इस्तेमाल (हाइड्रोकार्बन यौगिकों के रूप में जाना जाता alkenes) भी पंक्ति के साथ CABBI के मिशन की जांच करने के लिए अनुप्रयोगों के संयंत्र बायोमास. सिद्धांत रूप में, फैटी एसिड से फसलों की तरह miscanthus, बाजरा और गन्ने में परिवर्तित किया जा सकता alkenes, तो जो हो सकता है की जगह में इस्तेमाल किया पेट्रोलियम आधारित substrates का उत्पादन करने के लिए मूल्यवान यौगिकों.

सम्मिश्रण द्वारा जैव और photocatalysis और प्रयोग के साथ विभिन्न प्रतिक्रियावादी “सामग्री,” इस अध्ययन का विस्तार किया ईआर एंजाइम के प्रदर्शनों की सूची के संश्लेषण के लिए उच्च मूल्य, उच्च मात्रा यौगिकों.

लेकिन विलय प्रकाश एंजाइमों के साथ सिर्फ शुरुआत है ।

“हम कर रहे हैं से कोई मतलब है सीमित करने के लिए बनाने के chiral carbonyl यौगिकों,” हुआंग ने कहा । “उम्मीद है, इस शोध के लिए प्रेरित करने के लिए वैज्ञानिकों के कई प्रकार के गठबंधन एंजाइमों और नए विकल्प का पता लगाने के लिए यहाँ है!”

भविष्य में, शोधकर्ताओं का निर्माण कर सकते हैं, इस पर अध्ययन करने के लिए बनाने के लिए एक और भी अधिक विविध पोर्टफोलियो के उत्पादों-और आगे विस्तार पर आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ के एंजाइमों.



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