זרז מוקטן עושה את העבודה של אוסף אנזימים

הזרז החדש יכול לשנות את האופי הכימי של מספר סוגים של מולקולות קטנות. הזרז החדש, ודומיו, יביאו להאצה בקצב תהליך הגילוי של תרופות חדשות, כך לטענת החוקרים.

חוקרים מדווחים כי הם הצליחו ליצור זרז מעשה ידי-אדם המהווה חיקוי של אנזים. שלא כמו רוב האנזימים, הפועלים על מטרה יחידה, הזרז החדש יכול לשנות את האופי הכימי של מספר סוגים של מולקולות קטנות. הזרז החדש, ודומיו, יביאו להאצה בקצב תהליך הגילוי של תרופות חדשות, כך לטענת החוקרים.

הממצאים פורסמו בכתב-העת המדעי Journal of the American Chemistry Society.

רוב האנזימים הם חלבונים גדולים הפועלים על מטרה מולקולארית אחת ויחידה בלבד, מסבירה הפרופסור לכימיה מאוניברסיטת אילינוי M. Christina White, אשר ערכה את המחקר. אנזימים משנים את המבנה הכימי של המטרות המולקולאריות שלהם לשם פירוקם לטובת ביצוע תפקודים ספציפיים.

אחד מהשינויים העיקריים במערכות ביולוגיות כרוך בהמרה של הקשר פחמן-מימן (C-H) בקשר פחמן-חמצן ( C-O-Hאו C=O). תגובות אלו, המכונות תגובות חמצון, הן חיוניות באינספור תהליכים המתרחשים בגוף, החל מניקוי רעלים הנכנסים לגוף ועד ביו-סינתזה. הזרז החדש מסוגל לחמצן קשרי פחמן-מימן ספציפיים הנמצאים במגוון מולקולות כימיות. השיטה החדשה תוכל להאיץ את קצב תהליך השינוי של מולקולות ידועות באופנים חדשים, תהליך החיוני לגילוי תרופות, מסבירה החוקרת הראשית.

“העלות העיקרית של פיתוח תרופה אינה ההכנה שלה עצמה, אלא הגילוי של אותה מולקולה משלל מולקולות אפשריות באינספור תגובות כימיות, מסבירה החוקרת הראשית. “כך, אם יש בידך מולקולה מעניינת אחת שאותה תרצה לשנות, לעיתים קרובות אתה נדרש לסנתז מחדש את כולה. התהליך הזה אינו יעיל במיוחד.” החלופה האחרת היא לפתח אנזים חדש עבור כל שינוי שאתה מעוניין לבצע, מסבירה החוקרת. “הבה נניח כי מישהו בתעשיית התרופות מצא מולקולת תרופה שאותה הוא רוצה לחמצן לשם קבלת פעילות ביולוגית שונה או משופרת,” מסבירה החוקרת. “כיום, את המהלך הזה ניתן לבצע או ע”י שימוש באנזים שפותח באופן ספציפי למולקולה זו, או, באופן נפוץ יותר, ע”י שינויים סינתטיים קטנים העשויים להימשך חודשים ואף שנים.”

הזרז החדש (המכונה ברזל CF3-PDP) מסוגל לבצע את אחת מהתגובות האלו תוך חצי שעה, מסבירה החוקרת. הזרז הזה תוכנן לחמצן סוגים מוגדרים של קשרי פחמן-מימן. הזרז הקודם של קבוצת המחקר מתמקד בקשר פחמן-מימן העשיר ביותר באלקטרונים בתוך המולקולה, בעוד שהזרז החדש מתמקד בקשר פחמן-מימן הנמצא בסביבה אחרת, דומה.

הבררנות של הזרזים החדשים מאפשרת לחוקרים להשתמש במודלים ממוחשבים על מנת לחזות את מיקום הקשרים שאותם יצליח לחמצן הזרז, מסביר אחד מהחוקרים. “פריצת הדרך הנוספת שלנו היא בכך שהמודל הזה יכול להיות ישים באופן כללי לא רק לזרזים שלנו, אלא גם לזרזים המבצעים תגובות חמצון על הקשר פחמן-מימן,” טוענת החוקרת הראשית. לצד יתרונותיו הברורים, לזרז החדש יש גם מספר חסרונות: הוא מחמצן קשרים ספציפיים הנמצאים במולקולות קוויות או טבעתיות, והוא אינו פועל על טבעות ארומטיות. “אולם, בעזרת שני הזרזים החדשים שלנו ניתן לחמצן באופן מהיר ויעיל עד שני אתרים שונים באותה המולקולה,” מסבירה החוקרת הראשית. צוות המחקר מקווה לפתח אוסף שלם של זרזים מהסוג הזה על מנת לחמצן כל סוג של קשר פחמן-מימן, בכל מולקולה כלשהי.

הידיעה על המחקר