नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने यादृच्छिक हेटरोपॉलीमर (आरएचपी) विकसित किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जो प्रोटीन जैसे कार्यों वाले सिंथेटिक सामग्री बनाने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा लेते हुए, टीम ने एक-पॉट संश्लेषण विधि का उपयोग करके इन आरएचपी को डिज़ाइन किया, जिससे प्रभावी रूप से एंजाइम मिमिक्स बनाए गए।

यह अध्ययन सिंथेटिक रूप से प्रोटीन के जटिल कार्यों को दोहराने में एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती का समाधान करता है। जबकि वैज्ञानिकों ने प्रोटीन की प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं की नकल करने में प्रगति की है, रासायनिक, संरचनात्मक और गतिशील विषमता को प्राप्त करना जो उनके कार्य के लिए महत्वपूर्ण है, मायावी बना हुआ है। शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है कि पॉलिमर में खंडीय स्तर पर साइडचेन की स्थानिक और अस्थायी व्यवस्था को प्रोग्राम करके, प्रोटीन व्यवहार को दोहराना संभव है, भले ही रीढ़ की हड्डी का रसायन प्रोटीन से अलग हो।

शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में कहा, "हम प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन के कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में पेश करते हैं और प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं, जैसे कि खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करते हैं।" यह मॉड्यूलेशन आरएचपी को छद्म-सक्रिय साइटें बनाने की अनुमति देता है, जो प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन जैसी सूक्ष्म वातावरण प्रदान करता है।

इस शोध के निहितार्थ महत्वपूर्ण हैं। एंजाइम जैविक उत्प्रेरक हैं जो जीवित जीवों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स का निर्माण चिकित्सा, सामग्री विज्ञान और पर्यावरण सुधार सहित विभिन्न क्षेत्रों में क्रांति ला सकता है। उदाहरण के लिए, इन आरएचपी का उपयोग नई दवाएं विकसित करने, अधिक कुशल औद्योगिक प्रक्रियाएं बनाने या प्रदूषकों को तोड़ने के लिए किया जा सकता है।

इन आरएचपी का विकास मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में सीमाओं को दूर करने के लिए पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का भी लाभ उठाता है। यह पहनावा स्तर पर अधिक समान व्यवहार की अनुमति देता है, जो लगातार और विश्वसनीय प्रदर्शन प्राप्त करने में एक महत्वपूर्ण कारक है।

शोधकर्ताओं के दृष्टिकोण में प्रमुख कार्यात्मक अवशेषों की पहचान करने के लिए मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों का विश्लेषण करना शामिल था। फिर उन्होंने संबंधित मोनोमर्स के साथ आरएचपी को डिज़ाइन किया, इन मोनोमर्स वाले खंडों की रासायनिक विशेषताओं को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया। हाइड्रोफोबिसिटी जैसे गुणों का यह सांख्यिकीय मॉड्यूलेशन एंजाइम जैसी गतिविधि के लिए आवश्यक प्रोटीन जैसी सूक्ष्म वातावरण बनाने के लिए महत्वपूर्ण है।

इस शोध की वर्तमान स्थिति यह है कि प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट का प्रदर्शन किया गया है, जिससे पता चलता है कि आरएचपी वास्तव में एंजाइम कार्यों की नकल कर सकते हैं। भविष्य के विकास में संभवतः उनकी उत्प्रेरक गतिविधि और चयनात्मकता में सुधार के लिए इन आरएचपी के डिजाइन को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा। शोधकर्ता डिजाइन प्रक्रिया को तेज करने और मोनोमर्स के नए संयोजनों की पहचान करने के लिए एआई और मशीन लर्निंग के उपयोग का भी पता लगा सकते हैं जो विशिष्ट उत्प्रेरक कार्यों को प्राप्त कर सकते हैं। इससे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए तैयार सिंथेटिक एंजाइमों की एक लाइब्रेरी का निर्माण हो सकता है।