Os pesquisadores superaram um obstáculo para a limpeza ambiental de certos contaminantes com uma enzima sintética recém-projetada que reduz o sulfito composto a sulfeto - uma reação química de várias etapas notoriamente complexa que ilude os químicos há anos.

No jornal Ciência , Químicos da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descreveram sua enzima contendo dois centros contendo ferro diferentes ligados entre si por uma única enzima.

Redução de sulfito, uma redução de oxidação comum - ou reação redox - pode interferir na limpeza de uma classe importante de contaminantes ambientais, incluindo nitrato, arsenato e perclorato. Esses contaminantes entram no meio ambiente como subprodutos da produção de combustível de foguete, munições e fertilizantes. O sulfito também ocorre naturalmente e interfere na eliminação de compostos mais tóxicos, e os químicos não foram capazes de criar catalisadores para remover o sulfito porque ele requer várias etapas de reações usando um sítio ativo complexo que é difícil de projetar e sintetizar.

"Muitas reações bioquímicas requerem uma série de enzimas trabalhando juntas para realizar reações em várias etapas, mas a redução de sulfito usa apenas uma enzima, chamado sulfito redutase, que faz todo o trabalho, "disse Yi Lu, professor de química em Illinois. "A natureza criou uma estrutura enzimática muito complexa para lidar com essa reação química, e os pesquisadores não foram capazes de replicá-lo até agora. "

Grupos anteriores que tentaram construir uma enzima redutora de sulfito sintético concentraram-se em fazer modelos estruturais que se pareciam com o sítio ativo de enzimas nativas, disse o estudante de graduação em química Evan Mirts. Para este estudo, a equipe usou uma enzima como suporte para ancorar aglomerados de átomos de ferro e enxofre que se comportam como pequenas baterias moleculares, transferindo os elétrons necessários para impulsionar a reação redox.

"Acredito que tivemos sucesso porque nos concentramos na funcionalidade de nossa enzima sintética, não reconstruindo a estrutura mais simples possível, "Mirts disse." Levamos em consideração as interações que normalmente são consideradas secundárias, ou menos importante para a reação redox geral. Acontece que essas interações são extremamente importantes. "

"Quando contabilizamos as chamadas interações mais fracas em nossa enzima projetada, de repente, vimos a atividade da reação redox que era muito semelhante à da enzima redutora de sulfito que ocorre naturalmente, "disse o Lu, também nomeado no Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA.

A equipe prevê que sua enzima recém-desenvolvida inspire uma nova geração de catalisadores para ajudar a limpar resíduos tóxicos no meio ambiente e ajudar a melhorar a qualidade dos produtos petrolíferos.

"Além das aplicações práticas, Acho que nosso trabalho aqui avançou a fronteira do projeto de enzimas artificiais em termos de decifrar a complexidade das reações redox e projetar catalisadores multifatoriais com atividade muito alta, "Lu disse." Com a demonstração bem-sucedida deste sistema, podemos agora começar a projetar muitas outras enzimas multicofator que executam ainda mais complexas, reações difíceis com as quais apenas podíamos sonhar antes. "