انتصرت البشرية في "منافسة" الاخيرة ضد الطبيعة عند العلماء نجحوا في خلق نوع جديد من انزيم لتفاعل إنزيم التي لا تحدث بشكل طبيعي وتطورت.
هذا الإنجاز يفتح الباب لتطوير مجموعة متنوعة من التطبيقات المحتملة في مجال الطب والصناعة.
الأنزيمات هي ، دون شك ، نموذجا قيما لفهم الطبيعة المعقدة للأعمال. هذه الآلات الجزيئية -- والتي لن توجد حياة بدون -- هي المسؤولة عن بدء التفاعلات الكيميائية داخل الجسم. ملايين السنين من الانتقاء الطبيعي وصقل نشاط الانزيمات مثل هذه التفاعلات الكيميائية مما يسمح باتخاذ الملايين مكان مرات أسرع. من أجل خلق الإنزيمات الاصطناعية ، وفهم شامل للهيكل من الإنزيمات الطبيعية وطريقة عملها ، فضلا عن التقنيات المتقدمة هندسة البروتينات ، هو مطلوب. وقدم فريق من العلماء من جامعة واشنطن ، سياتل ، ومعهد وايزمان للعلوم ، وإسرائيل ، اختراقا حاسما لتحقيق هذا المسعى. وقد تم مؤخرا نشرت نتائجها في مجلة نيتشر العلمية.
الأنزيمات هي المحفزات البيولوجية التي هي مصنوعة من سلسلة من الأحماض الأمينية ، والتي أضعاف في هياكل محددة البروتين ثلاثي الأبعاد. وكان الهدف من العلماء لإنشاء انزيم لتفاعل كيميائي معين يتم بموجبه إزالة البروتون (ذرة هيدروجين موجبة الشحنة) من الكربون -- وهو رد فعل للغاية وتتطلب تحديد معدل خطوة في العديد من العمليات التي لا الانزيمات الموجودة حاليا ، ولكن الذي سيكون مفيدا في مساعدة لتسريع التفاعل. الحرارة خلال الأول من "المنافسة" ، وصمم فريق البحث في "قلب" للآلة الأنزيمية -- الموقع النشط -- حيث تجري التفاعلات الكيميائية.
كانت الحرارة الثاني من مسابقة لتصميم العمود الفقري للانزيم ، أي لتحديد تسلسل الأحماض الأمينية 200 التي تشكل بنية البروتين. كان هذا ليس بالأمر السهل ، كما نرى هناك عدد لا حصر له من الطرق لترتيب 20 نوعا مختلفا من الأحماض الأمينية في سلاسل من 200. ولكن في الممارسة ، إلا في عدد محدود من الإمكانيات المتاحة ، وتسلسل الأحماض الأمينية يحدد هيكل الانزيم الذي ، بدوره ، ويحدد نشاطه محددة. البروفيسور ديفيد بيكر من جامعة واشنطن ، سياتل ، والمنهجيات المستخدمة لمسح الحسابية رواية عشرات الآلاف من الاحتمالات تسلسل ، وتحديد نحو 60 الأنزيمات التي صممت بشكل حسابي لديه القدرة على مزاولة النشاط المقصود. من متواليات 60 اختبارها ، متقدمة ثمانية إلى التالي "جولة" ، بعد أن أظهرت وجود نشاط بيولوجي. من هؤلاء الثمانية المتبقية ، وحصلت على ثلاثة متواليات الى "المرحلة النهائية" ، والتي ثبت أنها الأكثر نشاطا. الدكاترة. حل أورلي Dym وشيرا ألبيك من دائرة علم الأحياء في معهد وايزمان الإنشائية للهيكل واحد من المتسابقين النهائي ، وأكد أن الأنزيمات خلقت متطابقة تقريبا لتصميم وتوقع الحسابية.
ولكن يمكن للكفاءة الإنزيمات الجديدة لا تقارن لتلك التي تحدث بشكل طبيعي الانزيمات التي تطورت على مدى ملايين السنين. هذا هو المكان "بشرية" كان على وشك فقدان المنافسة على الطبيعة ، حتى دان استاذ توفيق والبحوث الطلابية أولغا Khersonsky إدارة معهد وايزمان في الكيمياء البيولوجية تدخلت وتمكنت من تطوير طريقة تسمح للأنزيمات الاصطناعية على الخضوع " تطور في أنبوب اختبار "الذي يحاكي التطور الطبيعي. يستند على طريقة جولات متكررة من الطفرات العشوائية ، يليه مسح أنزيمات متحولة للعثور على تلك التي أظهرت معظم التحسن في الكفاءة. هذه الانزيمات ثم خضع جولات أخرى من الطفرة والفرز. أظهرت النتائج أن يستغرق سوى سبع جولات من تطور في أنبوب اختبار لتحسين كفاءة الإنزيمات '200 أضعاف ، مقارنة مع كفاءة قالب تصميم كمبيوتر ، مما أدى إلى زيادة مليون أضعاف في معدلات التفاعل مقارنة مع تلك التي تأخذ مكان في غياب انزيم.