يقوم المحفز المخفض بعمل مجموعة من الإنزيمات

يمكن للمحفز الجديد أن يغير الطبيعة الكيميائية لعدة أنواع من الجزيئات الصغيرة. ووفقا للباحثين، فإن المحفز الجديد وأمثاله سيسرع وتيرة عملية اكتشاف أدوية جديدة.

أفاد الباحثون أنهم نجحوا في إنشاء محفز من صنع الإنسان يحاكي الإنزيم. على عكس معظم الإنزيمات، التي تعمل على هدف واحد، يمكن للمحفز الجديد أن يغير الطبيعة الكيميائية لعدة أنواع من الجزيئات الصغيرة. ووفقا للباحثين، فإن المحفز الجديد وأمثاله سيسرع وتيرة عملية اكتشاف أدوية جديدة.

ونشرت النتائج في المجلة العلمية Journal of the American Chemistry Society.

معظم الإنزيمات عبارة عن بروتينات كبيرة تعمل على هدف جزيئي واحد فقط، كما توضح أستاذة الكيمياء بجامعة إلينوي إم. كريستينا وايت، التي أجرت الدراسة. تغير الإنزيمات التركيب الكيميائي لأهدافها الجزيئية من أجل تفكيكها لأداء وظائف محددة.

أحد التغييرات الرئيسية في النظم البيولوجية ينطوي على تحويل رابطة الكربون والهيدروجين (CH) إلى رابطة الكربون والأكسجين (CO-H أو C=O). هذه التفاعلات، المعروفة بتفاعلات الأكسدة، ضرورية في عدد لا يحصى من العمليات التي تحدث في الجسم، من تنظيف السموم التي تدخل الجسم إلى التخليق الحيوي. المحفز الجديد قادر على أكسدة روابط الكربون والهيدروجين المحددة الموجودة في مجموعة متنوعة من الجزيئات الكيميائية. ويوضح الباحث الرئيسي أن الطريقة الجديدة ستكون قادرة على تسريع معدل عملية تغيير الجزيئات المعروفة بطرق جديدة، وهي عملية ضرورية لاكتشاف الأدوية.

يوضح الباحث الرئيسي: "إن التكلفة الرئيسية لتطوير الدواء ليست تحضيره بحد ذاته، بل اكتشاف هذا الجزيء من بين عدد لا يحصى من الجزيئات المحتملة في عدد لا يحصى من التفاعلات الكيميائية". "وبالتالي، إذا كان لديك جزيء واحد مثير للاهتمام ترغب في تغييره، فغالبًا ما يُطلب منك إعادة تركيب الجزيء بأكمله. هذه العملية ليست فعالة للغاية." ويوضح الباحث أن البديل الآخر هو تطوير إنزيم جديد لكل تغيير ترغب في إجرائه. يوضح الباحث: "لنفترض أن شخصًا ما في صناعة الأدوية قد عثر على جزيء دوائي يريد أكسدته من أجل الحصول على نشاط بيولوجي مختلف أو محسّن". "اليوم، يمكن تنفيذ هذه الخطوة إما باستخدام إنزيم تم تطويره خصيصًا لهذا الجزيء، أو، بشكل أكثر شيوعًا، عن طريق تغييرات صناعية صغيرة قد تستغرق شهورًا أو حتى سنوات."

ويوضح الباحث أن المحفز الجديد (المعروف باسم حديد CF3-PDP) قادر على إجراء أحد هذه التفاعلات خلال نصف ساعة. تم تصميم هذا المحفز لأكسدة أنواع معينة من روابط الكربون والهيدروجين. يركز المحفز السابق للمجموعة البحثية على رابطة الكربون والهيدروجين الأكثر غنى بالإلكترونات داخل الجزيء، بينما يركز المحفز الجديد على رابطة الكربون والهيدروجين الموجودة في بيئة مختلفة ومتشابهة.

ويوضح أحد الباحثين أن انتقائية المحفزات الجديدة تسمح للباحثين باستخدام نماذج حاسوبية للتنبؤ بموقع الروابط التي سيتمكن المحفز من أكسدتها. يقول الباحث الرئيسي: "الاختراق الآخر الذي حققناه هو أن هذا النموذج يمكن تطبيقه بشكل عام ليس فقط على المحفزات لدينا، ولكن أيضًا على المحفزات التي تؤدي تفاعلات الأكسدة على رابطة الكربون والهيدروجين". إلى جانب مزاياه الواضحة، فإن المحفز الجديد له أيضًا العديد من العيوب: فهو يؤكسد روابط معينة موجودة في الجزيئات الخطية أو الحلقية، ولا يعمل على الحلقات العطرية. يوضح الباحث الرئيسي: "ومع ذلك، بمساعدة المحفزين الجديدين، من الممكن أكسدة ما يصل إلى موقعين مختلفين في نفس الجزيء بسرعة وكفاءة". ويأمل فريق البحث في تطوير مجموعة كاملة من المحفزات من هذا النوع لأكسدة أي نوع من روابط الكربون والهيدروجين في أي جزيء.

أخبار الدراسة