瑞士的研究人员发现了一种三肽,它催化醛和硝基烯烃之间的碳-碳键形成反应,具有显著的反应性和化学选择性。三肽在生物分子的存在下,以及在包括牛奶、果汁、啤酒和细胞裂解物在内的一系列复杂混合物中保持其催化活性。

对多肽催化剂的研究试图捕捉只有少数氨基酸残基的酶活性位点的基本特征。澳门万博公司但是,虽然酶是在复杂细胞环境中催化反应的老手,但大多数多肽催化剂只在纯有机溶剂中进行了测试。

这种知识差距Helma Wennemers的团队在ETH Zürich上研究三肽催化剂在复杂混合物中的性能。研究小组从一种含有两种脯氨酸和谷氨酸的烷基化三肽开始。然后他们调整了结构,其中包括在中央脯氨酸残留物中添加甲基。由此产生的三肽显示出非常高的化学选择性,该团队将其归因于它具有锁定反式酰胺键。

温纳默斯的团队首先在生物分子的存在下测试了三肽,这些生物分子可能会破坏其催化活性,包括氨基酸、核酸衍生物、脂类和维生素。接下来,研究小组在一系列极性、pH值、粘度和成分都有显著差异的溶剂中进行反应:来自不同来源的水、牛奶和牛奶替代品、水果和蔬菜汁、咖啡、茶、蜂蜜溶液、软饮料、酒精、醋和橄榄油。尽管存在这些挑战,三肽仍然能够催化碳碳键的形成。

反应计划

定制的多肽在疏水和水环境中都能催化C-C键的形成,具有显著的立体选择性,即使在酶催化的典型浓度下也是如此

“我们的还原论训练经常要求开发在明确条件下工作的催化剂,但实际上,大多数自然发生的化学反应都发生在异常复杂的系统中。因此,在其他分子存在的情况下仍能保持其功能的催化剂是非常珍贵的。伊凡Korendovych他在美国雪城大学(Syracuse University)研究生物催化和化学生物学。“这是对多肽催化剂广泛适用性的一个非常令人兴奋的验证,很可能会促进它们的进一步发展,更广泛地说,将鼓励在复杂环境中对现有催化剂进行测试。”

最后,研究小组对三肽进行了终极测试:当细胞膜被破坏时,在含有DNA、RNA、蛋白质和细胞器等细胞间物质的液体中催化反应。温纳默斯解释说:“这些发现表明了多肽催化剂在有机合成中的实用性,并引发了小催化多肽在酶进化中的潜在作用的问题。”“此外,细胞中含有大量功能未知的肽。目前的数据引发了这样一个问题:这些多肽是否催化了生化反应,精心策划了一个秘密的有机催化的地下世界,而这个地下世界还有待发现?”

安娜冰镇葡萄牙ITQB NOVA的研究重点是生物激发的肽化学,他说这项工作为复杂混合物在催化中的环境影响提供了实质性的见解。“我发现这项工作非常令人兴奋,因为它强调了微环境和多肽催化剂之间分子相互作用的重要性,这是一种尚未探索的方法,为立体选择性多肽催化中进化和控制化学功能提供了有价值的方向。”