Il suo gruppo ha creato un enzima con acido boronico nel suo centro reattivo e poi ha utilizzato l'evoluzione diretta per renderlo più selettivo e per migliorare il suo potere catalitico. Inoltre, le reazioni enzimatiche sono più sostenibili delle reazioni chimiche classiche, poiché avvengono a basse temperature e senza solventi tossici. Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Nature l'8 maggio.

L'applicazione del boro nella chimica organica risale a circa settant'anni fa ed è stata insignita del Premio Nobel per la Chimica nel 1979. Negli ultimi anni, l'interesse per il boro come catalizzatore è cresciuto, ma finora il suo utilizzo nell'industria chimica è limitato.

Roelfes spiega:"Finora la catalisi del boro è troppo lenta e non è molto adatta per reazioni enantioselettive. Questi tipi di reazioni vengono utilizzate per creare molecole chirali, che possono esistere in due versioni che sono immagini speculari l'una dell'altra, come una sinistra e una mano destra.

"In molti farmaci, entrambe le mani possono avere effetti diversi. Pertanto, è importante produrre selettivamente la mano giusta, soprattutto per l'industria farmaceutica."

Codice genetico espanso

"Per rendere tutto ciò possibile, abbiamo deciso di introdurre il boro in un enzima. Il nostro gruppo ha una lunga storia nella progettazione di enzimi che non esistono in natura", afferma Roelfes. Il gruppo Roelfes ha utilizzato un codice genetico espanso per introdurre in un enzima un amminoacido non naturale che contiene un gruppo reattivo di acido boronico. "Utilizzando questa tecnica, possiamo determinare a livello del DNA dove collochiamo l'amminoacido in una proteina."

Una volta prodotto un enzima con acido boronico nel centro reattivo, hanno potuto utilizzare l'evoluzione diretta per aumentarne l'efficienza, con conseguente catalisi più rapida. Roelfes aggiunge:"Inoltre, posizionando l'acido boronico nel contesto chirale di un enzima, siamo stati in grado di ottenere una catalisi altamente enantioselettiva. La reazione descritta è una prova di principio e mostra come sfruttare il potere catalitico del boro in enzimi."

Biocatalisi

L'uso degli enzimi per creare composti organici è importante per l'industria farmaceutica. "Nella loro spinta verso modi più ecologici e sostenibili di produrre farmaci, stanno esaminando la biocatalisi per sostituire le reazioni chimiche convenzionali", afferma Roelfes.

All'Università di Groningen si stanno compiendo sforzi concertati verso questo obiettivo. Roelfes conclude:"Abbiamo diversi gruppi di ricerca presso la Facoltà di Scienze e Ingegneria impegnati in questo tipo di lavoro, utilizzando diversi approcci per creare soluzioni biocatalitiche per l'industria chimica."

In questo contesto, Roelfes e il suo team continueranno a sviluppare i loro enzimi dell'acido boronico e a creare altri enzimi nuovi in ​​natura.