Borna kiselina se decenijama koristi u organskoj hemiji, iako je nema ni u jednom organizmu. „To dovodi do različitih hemijskih reakcija od onih koje nalazimo u prirodi“, objašnjava Gerard Roelfes, profesor biomolekularne hemije i katalize na Univerzitetu u Groningenu.
Njegova grupa je stvorila enzim sa boronskom kiselinom u njegovom reaktivnom centru, a zatim koristila usmerenu evoluciju da bi ga učinila selektivnijim i poboljšala njegovu katalitičku moć. Štaviše, enzimske reakcije su održivije od klasičnih hemijskih reakcija, jer se odvijaju na niskim temperaturama i bez toksičnih rastvarača. Studija je objavljena onlajn u časopisu Priroda 8. maja.
Primena bora u organskoj hemiji datira oko sedamdeset godina unazad i dobio je Nobelovu nagradu za hemiju 1979. Poslednjih godina je poraslo interesovanje za bor kao katalizator, ali je za sada njegova upotreba u hemijskoj industriji ograničena.
Roelfes objašnjava: „Do sada je kataliza bora suviše spora i nije baš pogodna za enantioselektivne reakcije. Ove vrste reakcija se koriste za stvaranje hiralnih molekula, koji mogu postojati u dve verzije koje su jedna drugoj u ogledalu, poput leve i desna ruka.“
„U mnogim lekovima obe ruke mogu imati različit efekat. Stoga je važno selektivno proizvoditi odgovarajuću ruku, posebno za farmaceutsku industriju.“
„Da bismo ovo omogućili, postavili smo se da uvedemo bor u enzim. Naša grupa ima dugu istoriju dizajniranja enzima koji ne postoje u prirodi“, kaže Roelfes. Roelfes grupa je koristila prošireni genetski kod za uvođenje neprirodne aminokiseline koja sadrži reaktivnu grupu borove kiseline u enzim. „Koristeći ovu tehniku, možemo odrediti na nivou DNK gde stavljamo aminokiselinu u protein.“
Jednom kada su napravili enzim sa boronskom kiselinom u njegovom reaktivnom centru, mogli su da koriste usmerenu evoluciju da povećaju njegovu efikasnost, što rezultira bržom katalizom. Roelfes dodaje: „Štaviše, stavljanjem boronske kiseline u hiralni kontekst enzima, uspeli smo da postignemo visoko enantioselektivnu katalizu. Reakcija koja je opisana je dokaz principa i pokazuje način da se iskoristi katalitička moć bora u enzimi.“
Korišćenje enzima za stvaranje organskih jedinjenja važno je za farmaceutsku industriju. „U svom nastojanju ka zelenijim i održivijim načinima proizvodnje lekova, oni traže biokatalizu kako bi zamenili konvencionalne hemijske reakcije“, kaže Roelfes.
Na Univerzitetu u Groningenu ulažu se zajednički napori ka ovom cilju. Roelfes zaključuje: „Imamo brojne istraživačke grupe na Fakultetu nauke i inženjerstva koje se bave ovom vrstom posla, koristeći različite pristupe za kreiranje biokatalitičkih rešenja za hemijsku industriju.“
U tom kontekstu, Roelfes i njegov tim će nastaviti da razvijaju svoje enzime borne kiseline i stvaraju druge takve enzime koji su novi u prirodi.
