12:06 2022-01-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Pisici într-o cușcă: nanocași hibride noi pentru o cataliză mai rapidă
_ Pisicile într-o cușcă: noi nanocușuri hibride pentru o cataliză mai rapidă
Un nou nanocușament hibrid hibrid de feritină cu reziduuri de histidină arată o absorbție de ioni metalici de 1,5 ori mai mare și o eficiență catalitică îmbunătățită pentru producția de alcool, potrivit cercetătorilor de la Tokyo Tech într-un nou studiu. studiu. Descoperirile lor sugerează că bio-nanocuștile hibride ar putea cataliza eficient reacțiile pentru a produce produse importante din punct de vedere industrial.
Polimerii biologici se pot auto-asambla spontan în structuri complexe care seamănă cu vase sau cuști, dar sunt mult mai mici și se referă la ca „nano-colivi”. Aceste structuri pot găzdui o gamă largă de molecule în interiorul lor care se comportă ca „oaspeți”. Un exemplu popular este „nanocajul de feritină”, care este format prin auto-asamblarea a 24 de subunități în proteina feritină și poate cuprinde ioni metalici care sunt catalizatori importanți. Cu ajutorul acestor ioni metalici, o reacție catalitică transformă orice substrat într-un produs. Deși sunt cunoscute pe scară largă, potențialele aplicații ale cuștii de feritină în industrie nu au fost încă pe deplin explorate.
Până acum, majoritatea eforturilor de a crește absorbția ionilor metalici în feritină au dus la cuști cu stabilitate scăzută. Pentru ca „oaspetele” să stea bine în cușcă, designul eficient este cheia. Ținând cont de acest lucru, o echipă de oameni de știință condusă de prof. Takafumi Ueno, de la Institutul de Tehnologie din Tokyo, Japonia (Tokyo Tech), a introdus mutații specifice locului în miezul nanocavului de feritină și a crescut absorbția complexului de iridiu (IrCp*) ). Descoperirile lor sunt publicate în Angewandte Chemie. Iridiul este un catalizator vital în calea producției de alcool și este utilizat comercial în industriile farmaceutice, alimentare și chimice.
Prof. Ueno explică: „Pe baza literaturii anterioare, știam că prezența aminoacizilor de coordonare în cușcă îmbunătățește activitatea iridiului și că înlocuirea acestor aminoacizi cu reziduuri adecvate ar putea atenua problema. Deoarece complexul de iridiu se comportă ca un catalizator, reziduurile de coordonare ar putea fa treaba." Autorii au folosit aminoacidul histidină pentru a înlocui două reziduuri, arginină și acid aspartic din cuștile obișnuite (de tip sălbatic) de feritină și au creat mutanții R52H și D38H. În mod remarcabil, structura ansamblului sau dimensiunea cuștii nu au fost afectate de aceste modificări.
În continuare, au adăugat IrCp* la mutanți și au descoperit că R52H a fost capabil să înglobeze de 1,5 ori mai mulți atomi de iridiu decât cușca de tip sălbatic ( Figura 1). Dar, ceea ce i-a frapat a fost mutantul D38H, care s-a comportat exact ca tipul sălbatic. Deci, de ce ambele mutații nu au avut același efect? Potrivit prof. Ueno, „Acest lucru implică faptul că nu numai prezența reziduului de histidină, ci și poziția acestuia este crucială pentru a determina eficiența absorbției în cușcă.”
Folosind noile cuști catalitice, cercetătorii au reușit să atingă rate de producție de alcool de până la 88%. Evident, mutațiile au favorizat o rearanjare structurală a componentelor reacției, ceea ce a îmbunătățit rata de conversie (Figura 2).
Pentru a înțelege cum s-a comportat substratul în interiorul cuștii, cercetătorii au folosit simulări în care moleculele substratului s-ar putea mișca liber în interiorul nanocavului. Ei au observat unele interacțiuni între substrat și histidină în mutantul R52H, care nu au fost prezente în cușca de tip sălbatic, adică, substratul a arătat o legare preferențială în interiorul nanocagiului.
„Aceste bio-nanocagi hibride au fost, de asemenea, s-au dovedit a fi foarte stabile, ceea ce sugerează că ar putea fi utilizați ca catalizatori viabili în aplicații industriale”, conchide prof. Ueno. Designul actual bazat pe structură a cercetării site-ului de legare a ionilor metalici ar putea fi avansat pentru a crea noi mutanți de feritină cu absorbție selectivă de molecule invitate specifice, pentru aplicații catalitice variate în industria chimică și farmaceutică.
Comentarii:
Adauga Comentariu