Активный центр фермента воссоздан синтетически

Белок цитохромоксидаза С (CcO) – главный фермент, отвечающий за аэробные процессы обмена на Земле. В группе Почетного профессора химии Стэндфордского Университета Джеймса Коллмана (James P. Collman) синтезирована модель активного центра этого фермента.

Многие организмы, включая и людей, получают энергию за счет работы клеточных органелл – митохондрий. В мембранах каждой митохондрии находится биологическая система, известная под названием электронно-транспортная цепь, отвечающая за синтез молекулы АТФ – главного источника энергии для клетки.

Белок CcO представляет собой последнее звено в цепи переноса электронов. Этот фермент получает четыре электрона от других переносчиков и передает их молекуле кислорода, превращая ее в две молекулы воды.

Для изучения особенностей работы и причин высокой эффективности CcO в группе Коллмана под руководством Ричарда Декре (Richard Decreau) была синтезирована модель активного центра этой оксидазы. В качестве матрицы для ее размещения был выбран крахмал, синтез модели осуществлялся в 32 стадии и продолжался в течение нескольких лет.

Синтезированная модель ключевого элемента активного центра фермента CcO (По материалам Science)

Синтезированный «карман фермента» содержит три активных центра, обнаруживаемых в природных ферментах: фенольную группировку, атом железа и атом меди. Совместная работа этих трех центров обеспечивает появление четырех электронов, необходимых для восстановления кислорода в воду.

Для изучения механизма действия активного центра исследователи разработали методику, позволявшую непрерывно и медленно подавать электроны к синтезированной модели. Они прикрепили модельную молекулу к золотому электроду с помощью жидкокристаллической пленки. Электрод осуществляет непрерывную подачу электронов к «синтетическому ферменту», в то время как последний восстанавливает кислород до воды.

Разработанные при выполнении этой титанической работы методы и приемы могут оказаться полезными для синтеза и исследования моделей других ферментов.

www.chemport.ru