Ученые создали искусственный фермент на основе витамина B2 и металла

Витамин B2 (рибофлавин) играет важную роль в организме как кофермент, помогающий преобразовывать пищу в энергию. Южнокорейские исследователи впервые в мире успешно создали новый искусственный фермент, объединив этот рибофлавин (флавин) с металлом, добавив способность металла контролировать реакции к функции переноса электронов рибофлавина.

Ожидается, что эта технология будет работать более точно и стабильно, чем природные ферменты, демонстрируя потенциал для применения в различных областях, таких как производство энергии, очистка окружающей среды и разработка новых лекарств.

Прорыв в синтезе флавин-металлических комплексов

Исследовательская группа под руководством профессора Юнджун Бэк из факультета химии KAIST в сотрудничестве с доктором Сонён Квон из Института фундаментальных наук добилась успеха в синтезе новой молекулярной системы, позволяющей флавину связываться с ионами металлов.

Исследование опубликовано в журнале Inorganic Chemistry.

До сих пор ученые долгое время не могли реализовать «флавин в сочетании с металлом», потому что флавин имеет структурное ограничение — сложную кольцевую структуру, переплетенную с азотом и кислородом, — что затрудняет избирательное связывание с металлом.

Чтобы преодолеть это ограничение, исследовательская группа разработала сайт связывания для металла внутри флавина на молекулярном уровне и применила металлохимический подход, который точно упорядочивает структуру лиганда, захватывающего металл.

Благодаря этому им удалось успешно и стабильно синтезировать флавин-металлический комплекс, тонко контролируя электронные и пространственные взаимодействия вокруг металла.

Значение для искусственных ферментов и будущее применение

Это достижение является первым случаем интеграции присущих свойств флавина и реакционной способности металла в единую систему, открывая возможность разработки «металлосодержащих искусственных ферментов», которые тонко настраивают химические реакции.

Профессор Юнджун Бэк заявила: «Мы вышли за пределы ограничений природного флавина и расширили биомолекулу до нового компонента металлохимии. Это исследование предлагает новое направление для разработки катализаторов следующего поколения и материалов для преобразования энергии на основе биомолекул».

Больше информации: Neetu Singh et al, Tautomerizable Flavin Ligands for Constructing Primary and Secondary Coordination Spheres, Inorganic Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5c03941

Источник: The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Искусственные ферменты, созданные по образцу природных, но с улучшенными свойствами, открывают новые горизонты в биотехнологии и медицине. Витамин B2, помимо своей основной роли в организме, также известен как желтый краситель (Е101) в пищевой промышленности. KAIST, где проводилось исследование, является одним из ведущих научно-технических университетов Южной Кореи и известен своими прорывными разработками в области нанотехнологий и биоинженерии.