p Cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia dos EUA, descobriram uma nova função em uma enzima vegetal que pode ter implicações no projeto de novos catalisadores químicos. A enzima catalisa, ou iniciados, uma das principais reações químicas necessárias para sintetizar uma ampla gama de moléculas orgânicas, incluindo aqueles encontrados em lubrificantes, cosméticos, e aqueles usados ​​como matérias-primas para fazer plásticos. p "Esta enzima pode inspirar uma nova forma de química 'verde', "disse o bioquímico do Brookhaven Lab, John Shanklin, quem liderou a pesquisa. "Talvez possamos adaptar esta biomolécula para fazer produtos químicos úteis nas plantas, ou usá-lo como base para projetar novos catalisadores bioinspirados para substituir os mais caros, catalisadores tóxicos atualmente em uso. "

p Shanklin e sua equipe publicaram um artigo descrevendo a pesquisa no jornal Fisiologia vegetal .

p A equipe fez a descoberta no decorrer de sua pesquisa em andamento sobre enzimas que dessaturam óleos vegetais. Essas enzimas dessaturase retiram átomos de hidrogênio de átomos de carbono adjacentes específicos em uma cadeia de hidrocarboneto e inserem uma ligação dupla entre esses átomos de carbono. O grupo de Shanklin havia criado anteriormente uma versão mutante tripla de uma enzima dessaturase com propriedades interessantes, e eles estavam estudando as três mutações separadamente para ver o que cada uma fazia.

p Duas das enzimas mutantes simples removeram a ligação dupla entre os átomos de carbono adjacentes e adicionaram um "OH" (grupo hidroxila) a cada carbono para produzir um ácido graxo com dois grupos hidroxila adjacentes.

p Ácidos graxos contendo tais grupos OH adjacentes, conhecidos como dióis, são componentes químicos importantes para a fabricação de lubrificantes, como aqueles que mantêm os motores quentes funcionando sem problemas. Eles também podem ser convertidos em blocos de construção para fazer plásticos ou outros produtos básicos.

p "Dióis são produtos químicos industriais realmente importantes, mas torná-los artificialmente em laboratório é bastante problemático, "Shanklin disse.

p Os melhores catalisadores industriais para esta reação são caros, altamente volátil, e tóxico, ele notou.

p Outro problema é que existem formas distintas de dióis, e é difícil para os químicos fazerem uma única forma pura.

p "Os mutantes enzimáticos que descobrimos formam naturalmente uma única forma, então está pronto para uso sem processamento ou desperdício, "Shanklin disse.

p Rastrear as origens dos átomos de oxigênio nos dois grupos OH revelou que ambos vieram da mesma molécula de oxigênio (O?). A capacidade de transferir ambos os átomos de oxigênio de um único O? molécula durante uma reação, conhecido como química "dioxigenase", foi uma surpresa para uma enzima "diiron" (uma com dois átomos de ferro em seu sítio ativo).

p "A química da dioxigenase não foi relatada anteriormente para as enzimas diiron, "Shanklin disse." Tivemos que realizar alguns experimentos tecnicamente desafiadores para fornecer uma prova incontestável de que isso estava realmente acontecendo, e sem a criatividade e tenacidade de Ed Whittle, não teríamos concluído este estudo. "

p Whittle, o autor principal do artigo (agora aposentado do Brookhaven Lab), tem trabalhado diligentemente neste projeto por um período de anos no laboratório de Shanklin para acertar esta importante nova descoberta.

p O próximo objetivo da equipe é obter uma estrutura de cristal dessa enzima usando raios-x na National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - uma instalação do DOE Office of Science no Laboratório de Brookhaven.

p "Vamos compartilhar essas informações estruturais com nossos colegas de química computacional para descobrir os detalhes de como essa química sem precedentes pode ocorrer com essa classe de catalisador."

p Esse trabalho pode ajudar a equipe a aprender como controlar a configuração de catalisadores feitos em laboratório para imitar a versão derivada de planta.

p "Se pudermos incorporar o que aprendemos ao design de catalisadores industriais, essas reações podem produzir produtos mais puros com menos resíduos e evitar o uso de produtos químicos tóxicos, "Shanklin disse.