नेचर में प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने रैंडम हेटरोपॉलीमर्स (RHPs) विकसित किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जिससे औद्योगिक उत्प्रेरण और दवा विकास में क्रांति आने की संभावना है। लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा लेते हुए, टीम ने एक-पॉट संश्लेषण विधि का उपयोग करके इन RHPs को डिज़ाइन किया।

मुख्य नवाचार महत्वपूर्ण मोनोमर्स वाले खंडों की रासायनिक विशेषताओं को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करने की क्षमता में निहित है, जो प्रभावी रूप से प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण प्रदान करने वाले छद्म-सक्रिय स्थलों का निर्माण करता है। यह दृष्टिकोण कम सटीक मोनोमर अनुक्रमण के साथ भी, ensemble स्तर पर एक समान व्यवहार प्राप्त करने के लिए पॉलीमर रीढ़ की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाकर पारंपरिक पॉलीमर डिज़ाइन में सीमाओं को दूर करता है।

शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में कहा, "हमारा मानना है कि प्रोटीन से अलग रीढ़ की हड्डी के रसायन विज्ञान वाले पॉलिमर के लिए, खंडीय स्तर पर साइडचेन के स्थानिक और लौकिक अनुमानों को प्रोग्राम करना प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने में प्रभावी हो सकता है।" उन्होंने आगे कहा कि यह विधि मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में कमियों को कम करती है, जो सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स में एक आम चुनौती है।

इन RHPs का विकास बायोइंस्पायर्ड सामग्रियों में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है। जबकि वैज्ञानिक पहले प्रोटीन की प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं को दोहराने में सफल रहे हैं, कार्यात्मक नकल प्राप्त करना अधिक कठिन साबित हुआ है। नया दृष्टिकोण रासायनिक, संरचनात्मक और गतिशील विषमताओं को फिर से बनाने पर केंद्रित है जो प्रोटीन फ़ंक्शन के लिए आवश्यक हैं।

इस शोध के दूरगामी निहितार्थ हैं। एंजाइम कई औद्योगिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण उत्प्रेरक हैं, फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन से लेकर प्रदूषकों के टूटने तक। सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स प्राकृतिक एंजाइमों के अधिक मजबूत और लागत प्रभावी विकल्प की क्षमता प्रदान करते हैं, जो उत्पादन के लिए महंगे हो सकते हैं और पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं।

इसके अलावा, इस अध्ययन में उपयोग किए गए डिज़ाइन सिद्धांतों को अनुरूप गुणों वाली कार्यात्मक सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाने के लिए लागू किया जा सकता है। RHPs के भीतर मोनोमर्स की संरचना और व्यवस्था को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, शोधकर्ता उनकी उत्प्रेरक गतिविधि, चयनात्मकता और स्थिरता को ठीक कर सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने RHPs के डिजाइन का मार्गदर्शन करने के लिए मेटालोप्रोटीन सक्रिय स्थलों के विश्लेषण के महत्व पर जोर दिया। प्रमुख कार्यात्मक अवशेषों और उनके सूक्ष्म वातावरण की पहचान करके, वे सिंथेटिक पॉलिमर बनाने में सक्षम थे जो प्राकृतिक एंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधि को प्रभावी ढंग से दोहराते हैं। टीम ने प्रोटीन के कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में प्रमुख मोनोमर्स पेश किए और प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं को सांख्यिकीय रूप से संशोधित किया, जैसे कि खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी।

इस शोध के लिए अगले चरणों में RHPs के डिजाइन को और अनुकूलित करना और विभिन्न क्षेत्रों में उनकी संभावित अनुप्रयोगों की खोज करना शामिल है। शोधकर्ता मोनोमर संरचना और अनुक्रम के आधार पर RHPs के गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए AI-संचालित विधियों को विकसित करने में भी रुचि रखते हैं। यह व्यापक अनुप्रयोगों के लिए नए और बेहतर एंजाइम मिमिक्स की खोज को गति दे सकता है।