Enzim biologis adalah protein dengan fungsi katalitik. Ini adalah "elf" dalam tubuh makhluk hidup, yang ada dalam semua aktivitas kehidupan makhluk hidup. Ini juga merupakan bintang dan perubahan warna-warni yang mereka berikan pada makhluk hidup. Misalnya, mereka memainkan peran penting dalam fotosintesis tumbuhan dan secara ajaib mengubah karbon dioksida. Untuk oksigen dan energi.
Sitokrom P450 monooksigenase (CytochromeP450 monooxygenase) adalah jenis oksidase khusus dalam enzim biologis, yang dapat dianggap sebagai "roh kelas atas" dalam enzim biologis.
Enzim P450 seperti ini
Enzim P450 merupakan salah satu jenis oksidoreduktase multifungsi yang banyak ditemukan di alam, mengambil heme sebagai pusat reaktif dan molekul oksigen sebagai oksidan. Ini secara luas terlibat dalam sintesis senyawa endogen seperti hormon dalam organisme, dan degradasi metabolik zat eksogen seperti polutan lingkungan.
"Fungsi khusus" dari enzim P450 adalah bahwa mereka dapat mengkatalisasi berbagai jenis reaksi seperti hidroksilasi ikatan C-H inert, epoksidasi olefin, dan oksidasi heteroatom dengan selektivitas tinggi dalam kondisi ringan. Misalnya, mereka dapat mengubah "minyak gelap" menjadi warna dan wewangian yang berguna. Oleh karena itu, enzim P450 juga memiliki potensi aplikasi yang besar dalam bidang biokimia, sintesis organik dan bidang lainnya.
Meskipun enzim P450 begitu ajaib, dalam penerapan praktisnya tidak dapat sepenuhnya melepaskan "kekuatan primordial" di dalam tubuh. Hal ini terutama karena enzim P450 harus melihat pada kofaktor NAD (P) H dan ekspresi rantai transpor elektron ketika ia menggunakan "kekuatan ajaib" nya. Keduanya adalah sumber kekuatan enzim P450! Namun, NADPH mahal dan dingin, dan rantai transpor elektron rumit dan halus, dan sulit untuk dilayani, sehingga enzim P450 hanya dapat mempertahankan kekuatannya.
Jadi, bagaimana enzim P450 dapat menghilangkan ketergantungan pada NAD (P) H dan rantai transpor elektron kompleks untuk memberikan permainan penuh pada kemampuan khususnya? Para ilmuwan memikirkan cara yang efektif - penggunaan katalisis hidrogen peroksida (H2O2).
Hidrogen peroksida berbiaya rendah dan hanya menghasilkan air sebagai produk samping selama reaksi. Hidrogen peroksida ramah lingkungan, sehingga merupakan sumber ideal "tenaga hijau" untuk enzim P450. Tetapi kesulitan ada di depan, sebagian besar enzim P450 alami memiliki aktivitas yang sangat rendah atau tidak ada sama sekali dengan adanya H2O2. Hal ini terutama karena enzim P450 biasa tidak memiliki kemampuan untuk menggunakan H2O2 secara bawaan.
Setelah mengenali masalah di atas, para ilmuwan mulai melakukan pelatihan khusus tentang enzim P450 melalui evolusi terarah dan mutasi yang diarahkan ke lokasi. Tetapi tak berdaya, kapasitas enzim P450 sendiri terbatas, meskipun setelah banyak upaya, ia tidak banyak meningkat.
Jadi, bagaimana enzim P450 dapat menembus batasan alami dan menggunakan H2O2 untuk mengkatalisnya secara efisien?
Baru-baru ini, kelompok penelitian katalisis enzim karbon tunggal yang dipimpin oleh Cong Zhiqi, seorang peneliti di Institut Energi Qingdao, Akademi Ilmu Pengetahuan China, telah mengeksplorasi metode baru.
Mereka belajar dari mekanisme katalitik peroksigenase alami menggunakan H2O2, menggabungkan strategi intervensi kimiawi langsung dengan teknologi rekayasa molekul enzim, dan secara inovatif menciptakan "artefak" eksklusif untuk enzim P450. Enzim P450 BM3 sempurna dengan "artefak" eksklusif ini Jika digabungkan, ini menjadi peroksigenase P450 yang dapat langsung memanfaatkan H2O2.
Gambar 1 Peroksigenase P450 didorong oleh molekul kecil bifungsional dan mekanisme katalitik yang diduga
Jadi apa "artefak" eksklusif yang ajaib ini? Ini adalah molekul organik kecil dengan fungsi ganda.
Bagaimana cara kerja "artefak" eksklusif ini? Para peneliti menambahkan imidazole, sebuah fragmen ajaib dengan kemampuan untuk memanfaatkan H2O2 secara efisien, di salah satu ujung molekul kecil bifungsional; di sisi lain, menambahkan fragmen jangkar dengan asam amino asil yang dapat mengikat sempurna ke enzim P450 BM3. Ketika enzim P450 BM3 digabungkan dengan "artefak" ini, elemen penahan diintegrasikan ke dalam "jantung" dari enzim P450 BM3, dan "gugus imidazol" mengaktifkan H2O2 untuk menyelesaikan oksidasi katalitik dari enzim P450 BM3.
Lahirnya "artefak" eksklusif ini telah sangat meningkatkan kemampuan enzim P450 untuk menggunakan H2O2 sebagai katalis. Melalui evaluasi strategi ini, terlihat bahwa BM3 yang dilengkapi dengan "artefak" efektif untuk epoksidasi olefin, sulfida sulfonasi, dan hidroksilasi benzil. Berbagai reaksi telah menunjukkan aktivitas terbaik enzim P450 yang dikatalisis oleh H2O2 dalam laporan terkini, dan kemampuannya jelas.
Strategi ini tidak hanya memberikan enzim P450 biasa kemampuan untuk menggunakan H2O2 untuk mengkatalisis oksidasi, sangat memperluas cakupan penerapan praktis enzim P450, tetapi juga menyediakan cara baru untuk memperluas kekuatan enzim P450 - pengembangan biokatalis oksidasi substrat non-alami berdasarkan enzim P450. Cara. Pada saat yang sama, ini juga memberikan ide-ide baru untuk memperluas aktivitas katalitik, fungsi dan aplikasi enzim P450 melalui intervensi kimiawi, yang memiliki signifikansi ilmiah yang sangat penting dan nilai aplikasi potensial.
- Chengdu's'Boat 'adalah acara mendayung bagus yang menunjukkan pesona sekolah bergengsi Xinjin Internasional memuji taman kota
- Raja kuda dalam "Game of Thrones" penuh dengan hormon, dan hidupnya sebenarnya adalah pria anjing yang manis dan setia
- Shaoguan Renhua adalah desa kesederhanaan kuno dan modernitas, mewarisi gen merah, dan membangun desa antar provinsi yang indah
- 12 tahun yang lalu, Jedi menindak para pedofil, dan 12 tahun kemudian, dia dengan berani mengungkap invasi Hollywood yang buruk dan kejam.
- Gambar + Video Makanan lezat di Kota Yanyang, Kabupaten Meixian, Meizhou, ini adalah makanan yang enak untuk orang Hakka selama kurungan
- Performa konsumsi bahan bakar sebanding dengan Fit, GAC Honda Odyssey Rui · Pengalaman test drive hybrid!