Biocatalitzadors artificials d'or: avenç en el camp de la química sintètica
Investigadors en química computacional del Departament de Química han contribuït a la creació d’uns metal·loenzims d’or on l’activitat catalitzadora es controla en funció del nombre de complexos metàl·lics. L’estudi, fet en col·laboració amb experts de la Universitat de Basilea, combina mètodes de modelatge molecular amb tècniques experimentals i ha estat publicat a Nature Catalysis.
Els avenços durant les últimes dècades en tècniques de biologia estructural han obert la porta al desenvolupament d’enzims de novo que tenen estructures moleculars i o reactivitats absents a la natura. Una de les estratègies més exitoses ha estat introduir catalitzadors metàl·lics "petits", derivats de la química de coordinació en proteïnes hostes compatibles. Aquest enfocament ja ha permès crear metal·loenzims que incorporin complexes metàl·lics que no són presents a la natura.
En un estudi publicat a Nature Catalysis, Jean-Didier Maréchal, Agustí Lledós i Laura Tiessler, investigadors i estudiant de doctorat, respectivament, del Departament de Química de la UAB, junt amb Thomas R. Ward i membres del seu grup de recerca a la Universitat de Basilea (Suïssa), han aconseguit una sèrie d’avenços importants en el camp dels enzims artificials. En el seu treball, els autors han combinat mètodes de modelatge molecular per guiar una sèrie d’experiments i incorporar catalitzadors d’or sintètics al lloc d’unió d’una estreptavidina, la proteïna de predilecció del laboratori suís.
“La característica més excepcional d’aquest treball és la capacitat de controlar el nombre de catalitzadors implicats en el lloc catalític de l’enzim. Permet obtenir diferents mecanismes de reacció per la hidroaminació de triple enllaç entre dos carbonis”, assenyala Jean-Didier Maréchal. “En particular, l'estudi aconsegueix caracteritzar mutants de la proteïna que afavoreixen la hidroaminació del tipus anti-markonikov quan dos complexos d’or treballen en tàndem, i condueix així a un producte cíclic de cinc membres absent en medi no proteic. En aquest estudi la modelització molecular té un paper important en determinar els possibles mecanismes de reacció dels centres metàl·lics, entendre l’impacte de la proteïna i guiar modificacions de la mateixa per un tipus donat de reactivitat”, afegeix.
A més de demostrar la capacitat de crear enzims no naturals amb mecanismes on dos cofactors interactuen, l’estudi emfatitza la importància de combinar teoria i experiments per augmentar el catàleg d’enzims útils per una química sintètica eficient, conclouen els investigadors.
Referència: Christoffel, F., Igareta, N.V., Pellizzoni, M.M. et al. Design and evolution of chimeric streptavidin for protein-enabled dual gold catalysis. Nat Catal (2021). https://www.nature.com/articles/s41929-021-00651-9