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        植物酶的新功能可能導(dǎo)致綠色化學(xué)
        
			
        
				2019-12-10 10:12:25
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種植物酶的新功能，該功能可能對(duì)新型化學(xué)催化劑的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。該酶催化或引發(fā)合成多種有機(jī)分子所需的基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)之一，這些有機(jī)分子包括在潤(rùn)滑劑，化妝品中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)分子以及用作制造塑料原料的有機(jī)分子。
        

        植物酶的新功能可能導(dǎo)致綠色化學(xué)
        

        負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的布魯克海文實(shí)驗(yàn)室生物化學(xué)家約翰·尚克林說(shuō)：“這種酶可以激發(fā)一種新的'綠色'化學(xué)反應(yīng)。” “也許我們可以使這種生物分子適應(yīng)于在植物中制造有用的化學(xué)物質(zhì)，或者將其用作設(shè)計(jì)新的以生物為靈感的催化劑的基礎(chǔ)，以取代目前使用的更昂貴，有毒的催化劑。”
        

        尚克林和他的團(tuán)隊(duì)在“ 植物生理學(xué) ”雜志上發(fā)表了描述該研究的論文。
        

        該團(tuán)隊(duì)在對(duì)植物油脫飽和酶的持續(xù)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn)。這些去飽和酶將氫原子從烴鏈中特定的相鄰碳原子上剝離，并在這些碳原子之間插入雙鍵。尚克林的研究小組此前曾創(chuàng)造出一種具有有趣特性的去飽和酶的三重突變體版本，他們正在分別研究這三個(gè)突變體以了解每個(gè)突變體的功能。
        

        原來(lái)，有兩種單突變酶去除了相鄰碳原子之間的雙鍵，并向每個(gè)碳原子添加了“ OH”(羥基)，從而產(chǎn)生了帶有兩個(gè)相鄰羥基的脂肪酸。
        

        包含這種相鄰OH基團(tuán)的脂肪酸(稱為二醇)是制造潤(rùn)滑劑的重要化學(xué)成分，例如保持熱引擎平穩(wěn)運(yùn)行的潤(rùn)滑劑。它們也可以轉(zhuǎn)換成用于制造塑料或其他日用品的構(gòu)件。
        

        尚克林說(shuō)：“二元醇確實(shí)是重要的工業(yè)化學(xué)品，但是在實(shí)驗(yàn)室中人工制造它們是有問(wèn)題的。”
        

        他指出，用于該反應(yīng)的最佳工業(yè)催化劑是昂貴，高揮發(fā)性和有毒的。
        

        另一個(gè)問(wèn)題是二醇的形式不同，化學(xué)家很難制成單一的純凈形式。
        

        尚克林說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)的酶突變體自然形成單一形式，因此無(wú)需進(jìn)一步處理或浪費(fèi)就可以使用。”
        

        追蹤兩個(gè)OH基團(tuán)中氧原子的起源表明它們都來(lái)自相同的氧分子(O 2)。從單個(gè)O?轉(zhuǎn)移兩個(gè)氧原子的能力 在反應(yīng)過(guò)程中，被稱為“雙加氧酶”的分子對(duì)于“雙鐵”酶(一個(gè)在其活性位點(diǎn)具有兩個(gè)鐵原子的酶)來(lái)說(shuō)是令人驚訝的。
        

        尚克林說(shuō)：“以前沒(méi)有報(bào)道過(guò)二氧化鐵酶的雙加氧酶化學(xué)。” “我們必須進(jìn)行一些技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)，以提供無(wú)可辯駁的證據(jù)證明這確實(shí)在發(fā)生，而且如果沒(méi)有Ed Whittle的創(chuàng)造力和堅(jiān)韌，我們將無(wú)法完成這項(xiàng)研究。”
        

        該論文的主要作者惠特爾(現(xiàn)已從布魯克海文實(shí)驗(yàn)室退休)已經(jīng)在尚克林的實(shí)驗(yàn)室中為這一項(xiàng)目勤奮地研究了幾年，以查明這一重要的新發(fā)現(xiàn)。
        

        該小組的下一個(gè)目標(biāo)是在國(guó)家同步加速器光源II(NSLS-II)上使用X射線獲得該酶的晶體結(jié)構(gòu)，該信號(hào)是美國(guó)能源部科學(xué)辦公室布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的用戶設(shè)施。
        

        “我們將與我們的計(jì)算化學(xué)同事共享該結(jié)構(gòu)信息，以弄清楚這種催化劑如何發(fā)生這種前所未有的化學(xué)反應(yīng)的細(xì)節(jié)。”
        

        這項(xiàng)工作可以幫助團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)如何控制實(shí)驗(yàn)室制造的催化劑的配置，以模仿植物衍生的催化劑。
        

        尚克林說(shuō)：“如果我們能夠?qū)⑽覀儗W(xué)到的知識(shí)整合到工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)中，這些反應(yīng)可以生產(chǎn)出純度更高，浪費(fèi)更少的產(chǎn)品，并避免使用有毒化學(xué)物質(zhì)。”
        
			

			
          
        
			
        
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