تمكن باحثون من جامعة (Graz) للتكنولوجيا للمرة الأولى على الإطلاق من إعادة تشكيل إنزيم لبناء بنية جُزيئية على شكل حلقة بدلاً من أداء مهمتها المعتادة المتمثلة في تقليل الروابط المزدوجة (التكسير).
يستخدم التحفيز الحيوي الإنزيمات لإتمام التفاعلات الكيميائية لتحل محل استخدام الكواشف أو المذيبات السامة بنسبة كبيرة في الصناعات الحالية، ومع ذلك فإن من التحديات الرئيسية في التحفيز الحيوي هو توسيع هذا المفهوم ليشمل تفاعلات كيميائية جديدة لا يمكن الوصول إليها بواسطة الإنزيمات الموجودة في الطبيعة.
وقال قائد فريق البحث رولف براينباور(Rolf Breinbauer) للمرة الأولى نجحنا في استغلال إنزيم لا يؤدي وظيفته الطبيعية بل وظيفة أكثر إثارة للاهتمام من حيث التركيب، فبدلاً من تقليل الروابط المزدوجة في عملية تحفيزية يُنشئ الإنزيم الآن تركيبات جُزيئية في شكل حلقات صغيرة من خلال تبادل حمض أميني واحد فقط في الموقع النشط للإنزيم، وقد تمكنا من كبح التفاعل الطبيعي وتسهيل مسار تفاعل جديد.
واستطاع الفريق بقيادة (Heckenbichler) و(Breinbauer) إنتاج البروبان الحلقي (cyclopropanes)- وهي عبارة عن جزيئات صغيرة حلقية على شكل مثلث – باستخدام التحفيز البيولوجي، هذه النُظم الحلقية والتي تسمى أيضًا أنظمة الحلقات الثلاثية توجد في العديد من الجزيئات الحيوية وهي أيضًا عنصرًا بنيويًا مهمًا في منتجات الوقاية للنباتات والأدوية مثل حبوب منع الحمل والأدوية المستخدمة لعلاج أدوية الربو والأيدز.
وقد تمكن الباحثون أيضاً من السيطرة على كيرالية الجزيء المنتج (chirality) ـ وهي خاصية تصف عدم تطابق الجزئ مع نظيره في المرآة فواحد يدور ناحية اليمين والاخر ناحية اليسارـ وهو أمر ذو أهمية كبيرة في إنتاج الأدوية لأنه يمكن أن يكون أحد المُتشكليّن مفيدًا والآخر ضارًا، وهذا يضمن أن الأدوية تعمل على الهدف فقط وأنه لا توجد آثار جانبية غير مرغوب فيها تحدث بسبب ازدواجية المتشكليّن، تمكَّن الباحثون من إنتاج الجزيء المطلوب فقط من المتشكليّن المحتملين لجزئ الحلقي الثلاثي (cyclopropane) عن طريق استخدام مادة متفاعلة ذات قطع أو جزيئات كبيرة لتميزها بوضوح عن الإنزيم وبذلك يُمكن استغلال الظروف الحيزية بشكل مثالي في الموقع النشط من الإنزيم لإنتاج المُتشكل المطلوب من (cyclopropane) في درجة عالية من النقاء.
تفتح هذة الدراسة الجديدة التي قام بها فريق البحث في مجال التحفيز الحيوي الباب أمام تطبيقات متنوعة خاصة في إنتاج الأدوية الجديدة والإنتاج الاقتصادي للمستحضرات الصيدلانية العامة والمواد العطرية ومنتجات وقاية النباتات، والهدف من هذة الكيمياء الخضراء ـ كما يطلقوا عليها- التي يمكن أن يعزى إليها التحفيز البيولوجي هو استخدام الكواشف الخفيفة والصديقة للبيئة واحتواء التلوث البيئي وتوفير الطاقة والتكاليف.
كتابة: آية أحمد
مراجعة: منة طارق
تصميم: محمد خالد
تحرير: سارة أبوزيادة
