शोधकर्ताओं ने यादृच्छिक हेटेरोपॉलिमर (आरएचपी) विकसित किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जिससे औद्योगिक उत्प्रेरण और दवा विकास में क्रांति आने की संभावना है। टीम, जिसके निष्कर्ष नेचर में प्रकाशित हुए, ने लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा लेते हुए, एक-पॉट विधि का उपयोग करके इन एंजाइम मिमिक्स को संश्लेषित किया।
मुख्य नवाचार प्रमुख 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 स्थल बनाते हैं। यह दृष्टिकोण प्रोटीन कार्यों को कृत्रिम रूप से दोहराने में एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती का समाधान करता है, जो प्रोटीन की रासायनिक, संरचनात्मक और गतिशील विषमताओं में गहराई से निहित हैं।
शोधकर्ताओं ने अपने प्रकाशन में कहा, "हमारा मानना है कि प्रोटीन से अलग बैकबोन 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 बताया कि पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाकर मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में कमियों को कम किया जा सकता है और समूह स्तर पर व्यवहार एकरूपता प्राप्त की जा सकती है।
इन आरएचपी का डिज़ाइन मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों का विश्लेषण करके, प्रोटीन में कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करने वाले प्रमुख मोनोमर्स की पहचान करके निर्देशित किया गया था। इन मोनोमर्स वाले खंडों की हाइड्रोफोबिसिटी को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करके, शोधकर्ता ऐसे वातावरण बनाने में सक्षम थे जो प्राकृतिक एंजाइमों के सक्रिय स्थलों की नकल करते हैं।
इस शोध के निहितार्थ महत्वपूर्ण हैं। एंजाइम फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन से लेकर बायोफ्यूल के संश्लेषण तक, औद्योगिक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में महत्वपूर्ण उत्प्रेरक हैं। हालांकि, प्राकृतिक एंजाइमों का उत्पादन महंगा हो सकता है और अक्सर इष्टतम रूप से कार्य करने के लिए विशिष्ट परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। एंजाइम मिमिक्स, जैसे ये आरएचपी, एक संभावित सस्ता और अधिक मजबूत विकल्प प्रदान करते हैं।
इन एंजाइम मिमिक्स का विकास सामग्री विज्ञान में कृत्रिम बुद्धिमत्ता की बढ़ती भूमिका पर भी प्रकाश डालता है। एआई एल्गोरिदम प्रोटीन संरचनाओं और कार्यों के विशाल डेटासेट का विश्लेषण कर सकते हैं, उन प्रमुख विशेषताओं की पहचान कर सकते हैं जिन्हें सिंथेटिक सामग्रियों में दोहराया जा सकता है। यह दृष्टिकोण खोज प्रक्रिया को तेज करता है और शोधकर्ताओं को विशिष्ट गुणों वाली सामग्री डिजाइन करने की अनुमति देता है।
अध्ययन में शामिल शोधकर्ताओं में से एक ने कहा, "यह काम दिखाता है कि प्रोटीन फ़ंक्शन के मूलभूत सिद्धांतों को समझने के साथ-साथ उन्नत सिंथेटिक तकनीकों को मिलाकर अभूतपूर्व क्षमताओं वाली कार्यात्मक सामग्री का निर्माण कैसे किया जा सकता है।"
इस शोध के अगले चरणों में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए आरएचपी के डिज़ाइन को अनुकूलित करना और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में उनके उपयोग की संभावना का पता लगाना शामिल है। शोधकर्ताओं ने इन एंजाइम मिमिक्स की दीर्घकालिक स्थिरता और स्केलेबिलिटी की जांच करने की भी योजना बनाई है, जिससे उद्योग में उनके व्यापक रूप से अपनाने का मार्ग प्रशस्त होगा।
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