{"id":130431,"date":"2023-08-15T07:08:00","date_gmt":"2023-08-15T05:08:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=130431"},"modified":"2023-08-14T08:57:31","modified_gmt":"2023-08-14T06:57:31","slug":"neues-chemisches-verfahren-erleichtert-die-herstellung-von-aminosauren-die-in-der-natur-nicht-vorkommen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/neues-chemisches-verfahren-erleichtert-die-herstellung-von-aminosauren-die-in-der-natur-nicht-vorkommen\/","title":{"rendered":"Neues chemisches Verfahren erleichtert die Herstellung von Aminos\u00e4uren, die in der Natur nicht vorkommen"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Jedes Protein in Ihrem K\u00f6rper besteht aus denselben 20 Bausteinen, den\u00a0Aminos\u00e4uren<\/a>. Aber nur weil die Natur mit einem begrenzten Werkzeugkasten ausgestattet ist, hei\u00dft das nicht, dass der Mensch ihn nicht erweitern kann.<\/p>\n\n\n\n

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Pent Liu, Professor an der Universit\u00e4t von Pittsburgh, und Binh Khanh Mai, Forscher an der Universit\u00e4t von Pittsburgh, haben noch nie dagewesene Aminos\u00e4uren entwickelt. \u00a9<\/strong> University of Pittsburgh\/Tom Altany<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Eine in der Zeitschrift Science<\/em> ver\u00f6ffentlichte Studie eines Teams von Pitt-Chemikern beschreibt einen neuen Weg zur Herstellung “unnat\u00fcrlicher” Aminos\u00e4uren, die in proteinbasierten Therapien Verwendung finden und neue Zweige der organischen Chemie erschlie\u00dfen k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n

“Dies ist eine v\u00f6llig neue Transformation: neu f\u00fcr die Natur und neu f\u00fcr die Chemie”, sagt Peng Liu, Professor f\u00fcr Chemie an der Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences und korrespondierender Autor der Studie. “Einem Enzym zu sagen, dass es eine unnat\u00fcrliche Konfiguration einer Aminos\u00e4ure erzeugen soll, ist ungew\u00f6hnlich, und man muss es mit sorgf\u00e4ltigem Bio-Engineering machen.<\/p>\n\n\n\n

\u00c4ndert man nur einen Teil eines gr\u00f6\u00dferen Proteins, kann man seine Form und seine Funktion ver\u00e4ndern. Daher versprechen unnat\u00fcrliche Aminos\u00e4uren neue Therapien wie Antibiotika oder Immunsuppressiva, die auf Proteine oder ihre kleineren Verwandten zur\u00fcckgreifen.<\/p>\n\n\n\n

Die Herstellung solcher Molek\u00fcle im Labor ist jedoch ein m\u00fchsamer, mehrstufiger Prozess: Die Teile der Aminos\u00e4ure, die sich miteinander verbinden, um eine Proteinkette zu bilden, m\u00fcssen gesch\u00fctzt werden, w\u00e4hrend die Forscher den Rest des Molek\u00fcls chemisch umwandeln. Die in der neuen Arbeit beschriebene Reaktion ist jedoch einfacher und effizienter und bietet den Chemikern ein bisher nicht gekanntes Ma\u00df an Kontrolle dar\u00fcber, wie die Atomgruppen im entstehenden Molek\u00fcl ausgerichtet sind.<\/p>\n\n\n\n

Au\u00dferdem wird dabei ein chemisches Werkzeug, ein PLP-Enzym, auf ungew\u00f6hnliche Weise eingesetzt. Enzyme sind Proteine, die Reaktionen katalysieren – normalerweise k\u00f6nnen sie, selbst wenn ihre Funktionen durch Bioengineering ver\u00e4ndert werden, nur bekannte chemische Prozesse beschleunigen, die Chemiker auf andere, wenn auch langsamere Weise erreichen k\u00f6nnten. In Verbindung mit einem lichtempfindlichen molekularen Katalysator kann das Enzym in dieser neuen Reaktion jedoch weit mehr als das erreichen.<\/p>\n\n\n\n

“Man kann argumentieren, dass biotechnologisch hergestellte Enzyme eine bessere Effizienz als kleine Molek\u00fclkatalysatoren bieten, aber sie katalysieren dieselbe Reaktion”, sagt Liu (Bild rechts). “Aber dies ist eine v\u00f6llig neue Reaktion. Sie hat vorher einfach nicht existiert.”<\/p>\n\n\n\n

Lius Gruppe nutzt Computersimulationen, um den komplizierten Tanz zu verstehen, der sich bei einer chemischen Reaktion auf der Ebene der Atome und Elektronen abspielt, und f\u00fcgt dem “Was”, das von experimentell arbeitenden Gruppen entdeckt wird, das “Warum” hinzu. F\u00fcr diese Arbeit arbeiteten Liu und der Pitt-Postdoktorand Binh Khanh Mai (links im Bild) mit einem Forscherteam der UC Santa Barbara unter der Leitung von Yang Yang zusammen – eine Zusammenarbeit, die seit 2014 besteht, als Yang als Gaststudent einen Sommer in Lius Labor verbrachte.<\/p>\n\n\n\n

Liu und Mai vertieften sich in die von Yangs Gruppe bereitgestellten Daten, um zu verstehen, wie und warum die Reaktion ablief, und entr\u00e4tselten die f\u00fcr Chemiker unsichtbaren Zwischenschritte. Bei einem Schritt, den das Duo besonders genau unter die Lupe nahm, muss ein Elektron auf seinem Weg zwischen zwei Molek\u00fclen eine ungew\u00f6hnlich lange Strecke zur\u00fccklegen. “Wir mussten die Wahrscheinlichkeit dieses Vorgangs sorgf\u00e4ltig modellieren, weil dieser Schritt in der Natur neu ist und den gesamten Reaktionsmechanismus unterst\u00fctzt”, so Liu.<\/p>\n\n\n\n

Diesen Modellen liegt eine enorme Rechenleistung zugrunde. Liu nennt das Pitt Center for Research Computing als einen wesentlichen Bestandteil des Erfolgs des Labors, da die komplexen Simulationen, die die Gruppe durchf\u00fchrt, um die Feinheiten chemischer Reaktionen zu verstehen, Zeit mit hochmodernen, leistungsstarken Supercomputern erfordern.<\/p>\n\n\n\n

Dennoch gibt es immer noch offene Fragen, und diese Arbeit ist nur der erste Schritt in einer Reihe von Kooperationen zwischen den beiden Teams. Wenn sie besser verstehen, warum die ungew\u00f6hnliche Reaktion abl\u00e4uft, k\u00f6nnte Lius Gruppe die M\u00f6glichkeit er\u00f6ffnen, sie in verschiedenen Kontexten zu nutzen, um eine Vielzahl neuer chemischer Werkzeuge, Medikamente und mehr zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n

“Man kann sich vorstellen, wie viele verschiedene Arten von unnat\u00fcrlichen Aminos\u00e4uren man herstellen k\u00f6nnte – es gibt eine fast unbegrenzte Anzahl”, so Liu. “K\u00f6nnen wir diese Erkenntnisse also nutzen, um auch andere neue Reaktionen zu entwickeln?”<\/p>\n\n\n\n

ORIGINALVER\u00d6FFENTLICHUNG<\/h3>\n\n\n\n

“Stereoselective amino acid synthesis by synergistic photoredox-pyridoxal radical biocatalysis”; Science, 2023.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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