Para peneliti di University of Basel telah menggunakan kembali enzim alami sehingga mengkatalisasi reaksi kimia yang sangat menantang. Pendekatan mereka membuka kemungkinan baru untuk mensintesis molekul-molekul kompleks seperti farmasi dan bahan kimia halus dengan cara yang lebih ramah lingkungan dan efisien.
Katalis adalah salah satu alat paling penting untuk mencapai kimia hijau yang lebih berkelanjutan. Mereka mempercepat reaksi kimia, membuatnya lebih efisien dan lebih mudah dikendalikan. Akibatnya, energi, limbah, dan biaya dapat dihemat saat memproduksi berbagai macam produk. Pencarian katalis baru telah membuat bidang kimia sibuk sejak abad ke -20.
Sebagai katalis Nature, enzim telah mengumpulkan lebih banyak perhatian untuk kemampuan luar biasa mereka untuk meningkatkan reaktivitas dan selektivitas reaksi kimia, serta untuk sifat lingkungannya yang jinak.
Metode yang menjanjikan dengan tangkapan
Baru -baru ini, transfer atom logam hidrida hidrogen (Mhat) telah muncul sebagai metode katalitik yang menjanjikan untuk membangun molekul kompleks secara efisien. Senyawa yang terdiri dari logam hidrida – atom logam yang diikat dengan atom hidrogen – mentransfer atom hidrogen ke ikatan rangkap dalam senyawa organik, menghasilkan perantara reaktif yang memicu pembentukan ikatan berikutnya.
Mhat dapat mengubah substrat datar, dua dimensi menjadi molekul kompleks dengan arsitektur tiga dimensi. Namun, mencapai kontrol yang tepat atas pengaturan tiga dimensi atom dalam molekul-partikular konfigurasi citra cermin dari molekul, mirip dengan lintasan tangan kiri dan kanan yang menantang.
Namun, dalam manufaktur bahan kimia farmasi dan halus, sangat penting bahwa konfigurasi satu tangan dibuat. Ini karena dua molekul citra cermin dapat menunjukkan sifat biologis yang berbeda-satu dapat bermanfaat secara terapeutik sementara mitra cermin-gambar dapat tidak aktif atau bahkan beracun.
Enzim menghasilkan konfigurasi satu tangan
Para peneliti di University of Basel kini telah berhasil menggabungkan kimia Mhat dengan katalisis enzimatik untuk menghasilkan molekul tiga dimensi dengan konfigurasi tangan tunggal. Penelitian inovatif adalah bagian dari Pusat Kompetensi Nasional dalam Penelitian “Rekayasa Sistem Molekuler”, yang dipimpin Thomas R. Ward di Universitas Basel. Dia dan timnya telah menerbitkan hasil mereka di jurnal Alam.
Tim peneliti telah berhasil menggunakan kembali haemoprotein – enzim yang secara luas hadir – untuk melakukan reaksi mhat dalam situs katalitiknya. Berkat perancah enzim yang canggih, ini menghasilkan hampir secara eksklusif bentuk molekul tunggal yang diinginkan (hingga rasio 98 banding 2 molekul kidal dan kidal). Khususnya, transformasi seperti itu sangat menantang untuk dicapai dengan alat kimia konvensional. “Sampai sekarang, tidak ada enzim yang dapat melakukan reaksi mhat yang diketahui,” jelas penulis pertama Dr. Xiang Zhang.
Terobosan ini membuka jalan bagi produksi berbagai bahan kimia yang lebih berkelanjutan dan efisien. Dengan menggunakan kembali enzim alami untuk mengkatalisasi transformasi kimia serbaguna ini, para peneliti bertujuan untuk merampingkan sintesis farmasi dan bahan kimia bernilai tambah tinggi lainnya.
Namun, spesifisitas enzim adalah kutukan dan berkah: jika menggunakan bahan awal yang berbeda secara struktural, perancah enzim mungkin memerlukan rekayasa lebih lanjut untuk mencapai spesifisitas tinggi. Selain itu, untuk membuat transformasi ini bahkan lebih berguna, para peneliti mencari cara yang lebih berkelanjutan untuk pembentukan logam hidrida.
Publikasi asli
Xiang Zhang, Dongping Chen, María Elvarez, Thomas R. Ward
Repurposing hemoprotein untuk transfer atom H logam asimetris
Alam (2025), doi: 10.1038/s41586-025-09308-0
