Bioretrosyntéza - Bioretrosynthesis

Bioretrosyntéza je technika syntézy organické chemikálie z levných prekurzorů a vyvinuly se enzymy.[1] Tato technika vychází z hypotézy retroevoluce navržené v roce 1945 genetik Norman Horowitz.[2]

Technika

Technika funguje zpětně od cíle k identifikaci prekurzorové molekuly a enzymu, který ji převádí na cíl, a poté druhého prekurzoru, který může produkovat první a tak dále, dokud se na začátku série nestane jednoduchá a levná molekula.[1]

U každého prekurzoru se enzym vyvíjí pomocí indukovaných mutací a přírodní výběr k vytvoření produktivnější verze. Evoluční proces lze opakovat po několik generací, dokud není dosaženo přijatelné produktivity.[1]

Proces nevyžaduje vysokou teplotu, vysoký tlak, použití exotických katalyzátory nebo jiné prvky, které mohou zvýšit náklady.[1]

Enzymové „optimalizace“, které zvyšují produkci jednoho prekurzoru od jiného, ​​jsou kumulativní v tom, že stejná vylepšení produktivity prekurzoru mohou být potenciálně využita pro více cílových molekul.[1]

Didanosin

V roce 2014 byla tato technika použita k výrobě HIV lék didanosin.[2]

Byla identifikována jednodušší molekula, kterou lze převést na didanosin, když je podrobena specifické chemické transformaci v přítomnosti konkrétního enzymu.[2]

The gen který vytváří enzym, byl poté „zkopírován“ a přidán náhodně mutace ke každé kopii pomocí ribokináza inženýrství.[2]

Byly vloženy mutantní geny Escherichia coli bakterie a používá se k výrobě (nyní mutantních) enzymů. Enzymy byly poté smíchány s prekurzorem a mutantní enzymy, které produkovaly největší množství didanosinu, byly zadrženy a replikovány. Jeden mutant stimuloval 50násobné zvýšení produkce didanosinu.[2]

První krok se opakoval s použitím prvního prekurzoru místo didanosinu, nalezení ještě jednoduššího prekurzoru a enzymu k jeho výrobě. Jeden mutovaný enzym způsobil 9 500násobné zvýšení produkce nukleosidů.[2]

Třetí retrogrese jim umožnila začít s jednoduchým a levným pojmenovaným cukrem dideoxyribóza a produkovat didanosin ve tříkrokové sekvenci.[2]

Reference

  1. ^ A b C d E „Řešení bioretrosyntézy: posunutí evoluce zpět, aby se vyrobily levnější léky“. Kurzweil AI. 09.04.2014. doi:10.1038 / nchembio.1494. Citováno 2014-04-09.
    Birmingham, W. R .; Starbird, C. A .; Panosian, T. D .; Nannemann, D. P .; Iverson, T. M .; Bachmann, B. O. (2014). „Bioretrosyntetická konstrukce biosyntetické dráhy didanosinu“. Přírodní chemická biologie. 10: 392–399. doi:10.1038 / nchembio.1494. PMC  4017637. PMID  24657930.
  2. ^ A b C d E F G „Převádění evoluce na opačnou stranu slibuje levnější a ekologičtější způsob výroby nových léků“. ScienceDaily. doi:10.1038 / nchembio.1494. Citováno 2014-04-09.

externí odkazy