I ricercatori creano amminoacidi "innaturali" diversi da qualsiasi cosa si trovi in ​​natura

Un team di ricercatori ha sviluppato amminoacidi diversi da qualsiasi cosa presente in natura, una scoperta che potrebbe portare a nuove terapie proteiche e forse anche a nuovi rami della chimica.

Gli aminoacidi sono componenti base delle proteine ​​che si trovano in tutte le piante e gli animali. Ogni proteina del nostro corpo è composta dagli stessi 20 aminoacidi costituenti, tutti presenti in natura.

Tuttavia, nuovi esperimenti condotti da ricercatori dell’Università della Pennsylvania rivelano che gli amminoacidi basilari che compaiono naturalmente nel nostro mondo, popolarmente riconosciuti come i “mattoni della vita”, non sono gli unici che possono esistere.

Uno studio del team apparso su Science il 27 luglio ha rivelato un nuovo metodo per creare amminoacidi che secondo i ricercatori sono completamente nuovi sia per la natura che per la chimica organica.

Gli scienziati sanno da tempo che alcune sostanze prodotte da organismi viventi che fungono da catalizzatori per reazioni chimiche, altrimenti note come enzimi, sono in grado di superare le loro normali capacità prestazionali se combinate con substrati reattivi.

Oltre ai substrati, anche la luce può contribuire ad aumentare le reazioni in tali condizioni. Nel loro recente studio di ricerca, il team dell'Università di Pittsburg ha appreso che combinando un enzima triptofano ingegnerizzato che funziona come catalizzatore (noto come sintasi) con un catalizzatore organico reattivo alla luce, sono stati in grado di creare diversi amminoacidi mai visti in natura .

"Si tratta di una trasformazione completamente nuova", secondo Peng Liu, professore di chimica alla Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences dell'Università di Pittsburg.

Liu è stato uno degli autori corrispondenti del recente articolo su Science, insieme al collega Binh Khanh Mai (nella foto sopra).

"Dire a un enzima di creare una configurazione innaturale di un amminoacido è insolito", ha detto Liu in una dichiarazione apparsa sul sito web dell'università, aggiungendo che "devi farlo con un'attenta bioingegneria".

Alterando una porzione di una proteina, gli scienziati possono cambiare sia la forma che la funzione degli amminoacidi, un aspetto della chimica che potrebbe avere implicazioni ad ampio raggio in una varietà di campi scientifici.

Tuttavia, raggiungere questo obiettivo in laboratorio non è un compito semplice. In passato, i ricercatori dovevano trasformare chimicamente porzioni di molecole mentre venivano protetti pezzi di amminoacidi che le collegavano insieme formando catene di proteine.

Nel loro articolo, Liu e il team dell'Università di Pittsburg, in collaborazione con ricercatori dell'UC Santa Barbara, descrivono la scoperta di un metodo più semplice in cui hanno utilizzato un componente chimico chiamato enzima PLP in un modo nuovo, risultando in quello che Liu chiama "un metodo completamente nuovo". reazione."

In primo luogo, il team ha utilizzato simulazioni al computer per comprendere il modo in cui hanno luogo le varie reazioni chimiche, rivelando nuove informazioni sul comportamento delle particelle, inclusa la distanza che un elettrone deve percorrere tra una coppia di molecole.

"Abbiamo dovuto fare un modello accurato sulla probabilità che ciò accada", riferisce Liu, "perché questo è il passaggio nuovo per la natura e supporta l'intero meccanismo di reazione".

Con l'aiuto del Center for Research Computing dell'Università di Pittsburg, il team ha potuto realizzare simulazioni della complessità richiesta, consentendo loro di mettere i supercomputer al lavoro per aiutare a svelare il processo più sottile che si verifica durante le reazioni chimiche.

Liu afferma che ci sono potenzialmente un numero infinito di amminoacidi innaturali che questo nuovo processo può generare, il che fa sorgere la domanda se i ricercatori potrebbero usarlo anche per sviluppare altri nuovi tipi di reazioni chimiche.

Sebbene la scoperta degli amminoacidi “innaturali” sia di per sé una svolta affascinante, il gruppo di ricerca afferma che questo è in realtà solo un primo passo verso una comprensione più completa di come funzionano queste reazioni chimiche, che potrebbero avere usi benefici in tutto, dalla creazione di nuovi farmaci innovativi fino ad applicazioni terapeutiche e molto altro ancora.