Новый катализатор выполняет работу многих ферментов

Источник: ars.els-cdn.com

Ученые Университета Иллинойса (США) профессор М. Кристина Уайт и аспирант Пол Гормиски разработали новый катализатор, способный значительно упростить процесс создания лекарств. Катализатор представляет собой малую молекулу и он может имитировать работу множества ферментов. Как поясняет профессор Уайт, большинство энзимов — это большие белки, действующие лишь на одну молекулярную мишень. Ферменты обычно изменяют химический профиль целевых молекул для их демонтажа или для придания им определенных функций. Одна из ключевых модификаций — это замена связи углерод—водород (C—H) связью, включающей кислород (C—OH или C=O). Такие реакции окисления необходимы для множества процессов, происходящих в живом организме.

Новый катализатор может окислять конкретные связи С—Н во многих молекулах. Его использование позволит упростить процесс модификации известных веществ, в частности, при поиске и разработке новых лекарственных средств. Основная стоимость медицинских препаратов — это не затраты на их производство, а затраты на разработку. И высокая цена во многом объясняется тем, что у фармацевтов нет эффективных методик диверсификации молекул. Если изменение той или иной молекулы представляет научный интерес, чаще всего приходится заново ее синтезировать. Либо ученые используют ферменты, специально разработанные для этой молекулы. В обоих случаях на модификацию молекулы может потребоваться несколько месяцев. Новый катализатор, получивший название железный CF₃-PDP, может выполнить изменение молекулы в течение получаса. Он является новым вариантом предыдущего катализатора, железного PDP, который также был разработан в лаборатории профессора Уайт для окисления конкретных типов C—H связей.

Железный PDP окисляет C—H связи молекул, наиболее богатые электронами. Железный CF₃-PDP воздействует на связи, которые не только богаты электронами, но и связаны с меньшим количеством функциональных групп. Специфика катализаторов дает возможность использовать вычислительные методы моделирования и предсказывать, какие участки молекул будут изменены. В принципе, эта вычислительная модель применима не только к указанным катализаторам, но и к целому семейству катализаторов, обеспечивающих окисление C—H связей. Железный CF₃-PDP имеет некоторые ограничения. Он легко окисляет участки на линейных и циклических молекулах, но не работает с ароматическими кольцами. Но с двумя катализаторами можно быстро и эффективно провести реакцию окисления для двух различных участков одной молекулы. Как отмечает профессор Уайт, в будущем она и ее коллеги надеются создать целый набор катализаторов для окисления необходимых C—H связей у любой молекулы.