Ученые МГУ и их зарубежные коллеги разработали большую молекулу из двух ферментов. Открытие позволит усовершенствовать медицинские препараты.
Ферменты – это белковые молекулы, ускоряющие биохимические процессы в живых системах. Они значительно превосходят синтетические химические катализаторы в избирательности и эффективности. Поэтому ученые активно используют их в биотехнологических процессах в медицине, фармацевтике и парфюмерии.
Классические методы сочетания двух ферментов имеют серьезный недостаток. Из-за небольшого количества компонентов в смеси их взаимодействие менее эффективно, чем если бы оба фермента были соединены в единую систему. Авторы работы создали такую гибридную молекулу.
«Очень часто в природе и в технологических процессах необходимо использовать сразу два фермента, поэтому добавляют их смесь. Продукт реакции после действия первого фермента становится исходным веществом для процесса, проводимого вторым ферментом. Но так как для проведения реакции нужно совсем немного ферментов, то они находятся далеко друг от друга. Получается, что продукту первой реакции трудно найти в смеси второй фермент, что существенно снижает эффективность процесса», – рассказал один из авторов работы д.х.н., профессор химического факультета МГУ Владимир Тишков.
Авторы использовали монооксигеназу CYP102A1 ВМ3 из группы цитохром P450 оксидаз, отвечающих за гидроксилирование многочисленных соединений в организме. Именно эта группа ферментов отвечает за утилизацию чужеродных для живых организмов химических веществ.
«Совместное использование формиатдегидрогеназы и цитохрома Р450 ВМ3 очень сильно увеличивает эффективность всего процесса и значительно снижает его стоимость», — добавил Владимир Тишков.
Результаты показали, что по сравнению с отдельными ферментами полученная молекула работала гораздо эффективнее: скорость реакции возрастала в 5-20 раз в зависимости от окисляемого соединения.
Исследователи изучили две возможности присоединения формиатдегидрогеназы к цитохрому: спереди и сзади. Выяснилось, что место контакта играет большую роль, так как напрямую влияет на ориентацию активных центров ферментов и определяет общую каталитическую активность молекулы-гибрида.
Новая методика позволит соединить между собой множество различных ферментов, что представляет огромный научный и коммерческий интерес.
Результаты исследования опубликовал научный журнал Scientific Reports.