p Uma nova pesquisa do Instituto de Ciências da Vida da Universidade de Michigan está construindo uma ponte entre a química da natureza e o meio ambiente, química sintética mais eficiente. p Os pesquisadores do laboratório de Alison Narayan analisaram biocatalisadores evoluídos pela natureza quanto à sua eficácia em uma variedade de reações químicas sintéticas. Os resultados, agendada para publicação em 13 de novembro em Química da Natureza , abre a porta para práticas promissoras para químicos, apontando ferramentas não apenas mais eficientes, mas mais poderosas para os químicos.

p Os pesquisadores começaram com microrganismos que têm, ao longo dos milênios, desenvolveu reações químicas complexas para criar moléculas com importante atividade biológica para vários fins, como mecanismos de defesa. Os cientistas então analisaram as vias químicas que dão origem a essas moléculas potencialmente úteis para determinar como elas podem ser reaproveitadas para criar compostos sinteticamente no laboratório.

p "A natureza desenvolveu ferramentas catalíticas que permitiriam aos químicos construir moléculas que não podemos construir facilmente usando apenas a química tradicional, "disse Narayan, o autor sênior do estudo e professor assistente do LSI, onde seu laboratório está localizado. "Nosso trabalho une os dois mundos da biossíntese e da química sintética."

p Para construir complexos, moléculas bioativas - como as moléculas que permitem que os medicamentos encontrem os alvos biológicos corretos em nossos corpos - os químicos sintéticos costumam usar um processo chamado desaromatização oxidativa. Este processo converte moléculas planas em estruturas tridimensionais que são mais reativas. Mas os métodos tradicionais de desaromatização oxidativa têm várias falhas.

p Porque eles requerem o uso de um reagente químico para converter o material de partida no produto final desejado, as próprias reações são um desperdício. Além disso, os reagentes demonstram baixa seletividade na transformação, resultando em uma mistura de compostos que contém vários componentes desnecessários, e às vezes prejudicial, variantes da molécula do produto desejado.

p "Não é um processo muito eficiente, "disse Narayan, que também é professor assistente de química na U-M College of Literature, Ciência, e as artes. "Você pode acabar com várias estruturas quando na verdade deseja apenas uma estrutura específica - e você gera muito desperdício no processo."

p Neste estudo recente, o laboratório de Narayan demonstrou que os catalisadores enzimáticos têm o potencial de resolver esses problemas.

p As enzimas são catalisadores eficientes, gerar muitas moléculas de produto a partir de uma única molécula do catalisador, levando a menos desperdício. E o laboratório de Narayan descobriu que os catalisadores realizam as reações com maior seletividade - o que significa que as reações produzem apenas a estrutura molecular desejada.

p Essas enzimas ainda não foram amplamente adotadas pelos químicos porque sua utilidade geral e robustez para a química não foram demonstradas, Narayan disse.

p "O trabalho que está sendo feito no campo da biossíntese se concentra principalmente em entender como as moléculas são feitas na natureza e identificar a única reação que uma enzima faz em seu contexto natural, "disse ela." Temos que descobrir como uma enzima é útil no campo da química sintética - o que ela pode fazer, com quais tipos de moléculas ele funciona - para que os químicos possam simplesmente consultar a literatura e ver como podem usar essa ferramenta. "

p O programa de pesquisa de Narayan começa a fechar a lacuna entre esses dois campos, testando enzimas não apenas por suas funções naturais, mas pelos papéis que eles poderiam desempenhar em uma variedade de reações. O laboratório também desenvolveu métodos para tornar essas enzimas fáceis de manusear a granel e compartilhar com outros químicos.

p "Estamos mostrando que essas enzimas podem fazer mais do que apenas uma tarefa específica para a qual evoluíram na natureza, "disse o estudante de pós-graduação Summer Baker Dockrey, o principal autor do estudo. "Eles podem ser surpreendentemente generalizáveis ​​e podem se revelar ferramentas altamente seletivas."

p O laboratório agora está trabalhando na engenharia dessas enzimas para realizar mais reações.

p "Estamos realmente começando a construir a biblioteca de novos, eficiente, ferramentas poderosas para químicos, "Narayan disse.