शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक पॉलिमर विकसित किए हैं जो एंजाइमों के कार्य की नकल करते हैं, एक ऐसी सफलता जो औद्योगिक उत्प्रेरण और दवा विकास में क्रांति ला सकती है। नेचर में प्रकाशित अध्ययन में, यह बताया गया है कि कैसे यादृच्छिक हेट्रोपॉलिमर (आरएचपी) को मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों को दोहराने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जिससे प्रमुख मोनोमर्स के लिए प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण प्राप्त हुए।

लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन सक्रिय स्थलों के विश्लेषण द्वारा निर्देशित टीम ने इन आरएचपी को बनाने के लिए एक-पॉट संश्लेषण विधि का इस्तेमाल किया। प्रमुख मोनोमर्स, जो प्रोटीन में कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं, को खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी जैसी रासायनिक विशेषताओं को नियंत्रित करने के लिए सांख्यिकीय रूप से संशोधित किया गया था। इस दृष्टिकोण ने शोधकर्ताओं को पॉलिमर के भीतर छद्म-सक्रिय स्थल बनाने की अनुमति दी, जिससे प्रमुख मोनोमर्स के लिए प्रोटीन जैसा वातावरण प्रदान किया गया।

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 अस्थायी अनुमानों को प्रोग्राम करना प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने में प्रभावी हो सकता है।" उन्होंने कहा कि पॉलिमर बैकबोन की घूर्णी स्वतंत्रता मोनोमर अनुक्रम विशिष्टता में सीमाओं को दूर करने में मदद करती है, जिससे पॉलिमर के पूरे समूह में एक समान व्यवहार होता है।

एंजाइम जैविक उत्प्रेरक हैं जो कोशिकाओं के भीतर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। उनकी दक्षता और विशिष्टता अद्वितीय है, लेकिन उनकी नाजुकता और उच्च उत्पादन लागत औद्योगिक अनुप्रयोगों में उनके उपयोग को सीमित करती है। सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स बनाना रसायन विज्ञान में एक लंबे समय से चला आ रहा लक्ष्य है, जिसमें पिछले प्रयासों में प्रोटीन की जटिल त्रि-आयामी संरचना को दोहराने पर ध्यान केंद्रित किया गया था। हालांकि, यह नया दृष्टिकोण पूरे प्रोटीन संरचना के बजाय सक्रिय स्थल के रासायनिक वातावरण की नकल करने पर केंद्रित है।

इस शोध के निहितार्थ दूरगामी हैं। औद्योगिक उत्प्रेरण में, ये आरएचपी पारंपरिक एंजाइमों के लिए अधिक मजबूत और लागत प्रभावी विकल्प प्रदान कर सकते हैं। इनका उपयोग जटिल अणुओं को संश्लेषित करने के लिए नए उत्प्रेरक बनाने के लिए दवा विकास में भी किया जा सकता है। इसके अलावा, इस अध्ययन में उपयोग किए गए डिज़ाइन सिद्धांतों को प्रोटीन जैसे गुणों वाली अन्य कार्यात्मक सामग्री बनाने के लिए लागू किया जा सकता है।

इन एंजाइम मिमिक्स का विकास सामग्री विज्ञान में कृत्रिम बुद्धिमत्ता की बढ़ती भूमिका पर भी प्रकाश डालता है। शोधकर्ताओं ने हजारों प्रोटीनों के सक्रिय स्थलों का विश्लेषण करने के लिए एआई का उपयोग किया, उन प्रमुख विशेषताओं की पहचान की जिन्हें बाद में आरएचपी के डिजाइन में शामिल किया गया। यह दृष्टिकोण दर्शाता है कि कैसे एआई उन पैटर्नों और संबंधों की पहचान करके नई सामग्रियों की खोज को गति दे सकता है जिन्हें मनुष्यों के लिए समझना मुश्किल होगा।

जबकि वर्तमान अध्ययन मेटालोप्रोटीन की नकल करने पर केंद्रित था, शोधकर्ताओं का मानना है कि इसी दृष्टिकोण का उपयोग अन्य प्रकार के एंजाइमों की नकल करने के लिए किया जा सकता है। भविष्य का शोध इन आरएचपी द्वारा उत्प्रेरित की जा सकने वाली प्रतिक्रियाओं की सीमा का विस्तार करने और उनकी दक्षता और स्थिरता में सुधार करने पर ध्यान केंद्रित करेगा। टीम इन एंजाइम मिमिक्स के डिजाइन को और अनुकूलित करने के लिए एआई के उपयोग का पता लगाने की भी योजना बना रही है।