Исследователи разработали случайные гетерополимеры (СГП), имитирующие ферменты, что открывает новый подход к созданию синтетических материалов с функциями, подобными белкам, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature. Команда, вдохновленная активными центрами примерно 1300 металлопротеинов, разработала эти СГП с использованием метода однореакторного синтеза, эффективно создавая имитаторы ферментов.

Исследование посвящено давней проблеме воспроизведения сложных функций белков синтетическим путем. Хотя ученые добились прогресса в имитации первичной, вторичной и третичной структур белков, воссоздание их функциональной гетерогенности оказалось сложной задачей. Исследователи предполагают, что, программируя пространственное и временное расположение боковых цепей на сегментном уровне в полимерах, они могут эффективно воспроизводить поведение белков, даже с химией основной цепи, отличной от белков.

"Мы представляем ключевые мономеры как эквиваленты функциональных остатков белка и статистически модулируем химические характеристики сегментов, содержащих ключевые мономеры, такие как сегментная гидрофобность", - заявили исследователи в своей статье. Эта модуляция позволяет СГП формировать псевдоактивные центры, обеспечивая ключевые мономеры белкоподобным микроокружением.

Значение этой разработки заключается в ее потенциале для создания синтетических материалов с заданными каталитическими свойствами. Ферменты являются биологическими катализаторами, ускоряющими химические реакции, и их синтетические имитаторы могут найти широкое применение в таких областях, как медицина, материаловедение и восстановление окружающей среды.

Использование случайных гетерополимеров особенно примечательно, поскольку оно использует свободу вращения полимеров для преодоления ограничений в специфичности мономерной последовательности. Этот подход позволяет создавать материалы с однородным поведением на уровне ансамбля, даже при вариациях в точной последовательности мономеров. Это имеет решающее значение, поскольку достижение идеального контроля последовательности в синтезе полимеров может быть сложной задачей.

Исследователи считают, что их подход представляет собой значительный шаг вперед в области биовдохновленных материалов. Сосредоточившись на химических характеристиках сегментов, содержащих ключевые мономеры, они смогли создать СГП, демонстрирующие белкоподобное поведение. Команда надеется, что эта работа вдохновит дальнейшие исследования в области разработки и синтеза функциональных полимеров с применением в различных областях. Будущие исследования могут быть сосредоточены на уточнении конструкции СГП для улучшения их каталитической активности и селективности, а также на изучении их потенциала для использования в конкретных приложениях.