Науковці створили штучні металоензими для світлокерованого синтезу

Дослідники з Університету Індіани та Університету Вашингтона розробили штучні металоензими, здатні здійснювати світлокеровані реакції з високою енантіоселективністю. Для цього вони поєднали генеративне проєктування білків зі спрямованою еволюцією створених білкових структур.

Білкові каркаси для металевих каталізаторів

Штучні металоензими є гібридними каталізаторами: синтетичний металевий кофактор працює всередині білкового каркаса. Команда створила de novo, тобто з нуля, білкові структури, що вибірково зв’язуються з металополіпіридиновими фотокаталізаторами. Такі каталізатори широко застосовують у хімії видимого світла, однак до цього їх не використовували у білкових системах для високоефективного енантіоселективного фотокаталізу.

Після спрямованої еволюції отримані штучні металоензими стали ефективними фотокаталізаторами для різних реакцій, що запускаються світлом. Вони також продемонстрували високу кількість каталітичних циклів і можливість повторного використання каталізатора. Системи можуть працювати з комерційно доступними рацемічними металевими комплексами.

Як білок змінює роботу каталізатора

Спектроскопічні дослідження показали, що білкове середовище подовжує час існування збудженого стану фотокаталізатора та розміщує субстрат поблизу кофактора. Це змінює перенесення енергії та дає змогу контролювати стереоселективність реакцій.

Автори роботи зазначають, що підхід de novo-проєктування білків може створювати функціональні каркаси для синтетичних металевих комплексів, які не мають природних білкових партнерів. Результати дослідження опубліковані 21 жовтня 2026 року; стаття є рецензованою та прийнятою до друку, хоча її версію ще можуть відредагувати перед появою остаточного варіанта. Про це повідомляє Nature.