Ученые Окриджской национальной лаборатории добились увеличения скорости каталитической реакции энзимов на 3000 процентов

Свет волн определенной длины можно использовать для усиления действия энзимов в 30 раз, что в перспективе приведет к созданию более дешевого биотоплива, чистящих средств и массы других вещей.

В статье журнала «The Journal of Physical Chemistry Letters» группа ученых под руководством Пратула Агарвалаиз Окриджской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США описывает процесс, аналогов которому нет в природе, и он занимает доли секунды.

«Когда свет попадает в глаз и достигает пигмента, известного как родопсин, происходит сложная химическая реакция, включающая в себя конформационное изменение», - объясняет Агарвал. «Обнаружить это изменение помогает примесный белок, а после довольно сложной цепочки реакций оно превращается в электрический сигнал для мозга.»

Имея такую модель, команда Агарвала предположила, что вполне возможно увеличить скорость каталитической реакииэнзимов, для чего необходимо поместить на поверхность энзима химические элементы и управлять ими при помощи направленного света.

Ученые представили световой молекулярный переключатель между двумя областями энзима CandidaAntarcticalipaseB, или CALB– обнаруженного при помощи моделирования на суперкомпьютере «Jaguar» Министерства энергетики.

«При таком подходе наша предварительная работа с CALBпредполагает, что такая технология применения структуры, которая подвергается индуцируемому светом конформационному изменению на поверхности белка, может быть использована для управления реакциями энзимов».

Пока ученые получали окончательные лабораторные результаты в «Athena ES», численное моделирование позволило Агарвалу проверить тысячи комбинаций энзимов, модификационную химию, свет разной длины волны, а также различные температуры.

Моделирование на «Jaguar» позволило ученым лучше понять, как внутренние движения энзимов контролируют каталитическую активность.

«Это моделирование было чрезвычайно важным, так как помогло нам определить, какие области энзима были модифицированы вследствие контакта с реактивами», - заявил Агарвал, член отделения информатики и математики Окриджской национальной лаборатории.

«В конечном счете, моделирование позволило нам понять, как механическая энергия с поверхности может быть перенесена в активный центр, где с ее помощью управляют химической реакцией».

Агарвал отметил, что энзимы присутствуют в каждом организме и широко используются в промышленности как катализаторы при производстве биотоплива и многих других вещей. Ученые полагают, что открытие имеет огромный потенциал для улучшения действия катализаторов, особенно когда дело касается биотоплива.

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.biofueldaily.com/reports/ORNL_process_improves_catalytic_rate_of_enzymes_by_3000_percent_999.html