研究者たちは、酵素の機能を模倣する合成ランダムヘテロポリマー（RHPs）を開発し、生体触発材料を創出するための新たなアプローチを提供しています。Nature誌に掲載されたこの研究結果は、ワンポット反応で合成されたこれらのRHPsが、セグメントレベルで側鎖を戦略的に配置することにより、タンパク質の挙動を再現できることを詳述しています。

約1,300の金属タンパク質の活性部位の分析に基づいて、研究チームはRHPsを酵素模倣物として機能するように設計しました。タンパク質に見られる機能的残基の等価物として特定のモノマーを導入し、これらの主要なモノマーを含むセグメントの化学的特性（セグメントの疎水性など）を統計的に調整しました。このプロセスにより、RHPs内に疑似活性部位が形成され、主要なモノマーにタンパク質に見られるものと同様の微小環境が提供されました。

研究者たちは論文の中で、「タンパク質とは異なる骨格化学を持つポリマーの場合、セグメントレベルでの側鎖の空間的および時間的投影をプログラムすることが、タンパク質の挙動を再現する上で効果的である可能性があることを提案します」と述べています。また、ポリマー鎖の回転の自由度がモノマー配列特異性の制限を克服するのに役立ち、RHPsの集合全体で均一な挙動につながることも指摘しています。

これらの酵素模倣物の開発は、触媒、ドラッグデリバリー、材料科学など、さまざまな分野に大きな影響を与えます。天然酵素と同様の機能を実行できる合成ポリマーを作成することにより、科学者は産業プロセス用の新しい触媒を設計したり、標的型ドラッグデリバリーシステムを開発したり、強化された特性を持つ新しい材料を作成したりできる可能性があります。

ランダムヘテロポリマーを使用して酵素機能を模倣するという概念は、タンパク質の機能がその複雑な三次元構造と、活性部位内のアミノ酸残基の特定の配置から生じるという理解に根ざしています。タンパク質の正確な構造を合成的に再現することは困難であることが証明されていますが、この研究は、ポリマーセグメントの化学的特性を注意深く制御することにより、同様の機能を実現できることを示しています。

研究者たちは、このアプローチが酵素のような活性を持つ生体触発材料を作成するためのよりアクセスしやすいルートを提供すると考えています。モノマー配列の正確な制御を必要とする従来の方法とは異なり、RHPsのワンポット合成により、さまざまな化学的特性を持つ多様なポリマーライブラリーを作成できます。この組み合わせ論的なアプローチは、調整された機能を持つ新しい酵素模倣物の発見を加速することができます。

この研究の次のステップには、触媒活性と選択性を高めるためにRHPsの設計をさらに最適化することが含まれます。研究チームはまた、バイオセンシングや環境修復などの分野でのこれらの材料の可能性を探求する予定です。酵素の機能を模倣する合成ポリマーを作成する能力は、医学から製造まで、さまざまな分野の課題に対処するための新しい可能性を開きます。