Periodická tabulka prvků, autor: Cepheus, zdroj: Wikimedia Commons, licence obrázku public domain
Periodická tabulka prvků, autor: Cepheus, zdroj: Wikimedia Commons, licence obrázku public domain

V živých organismech poprvé vznikla vazba Si-C

Vazbu Si-C známe třeba z polysiloxanů, to jsou však syntetické produkty. Ačkoliv křemík je všude kolem nás a chemicky se dost podobá uhlíku, živé organismy ho příliš nevyužívají.

Chemická podobnost křemíku s uhlíkem vedla dokonce k tomu, že seriózní vědci i autoři sci-fi (StarTrek) s oblibou spekulují o tom, že na jiných planetách by mohl existovat život na bázi křemíku. Faktem je, že analogická „organická“ chemie křemíku je, alespoň co víme, oproti té uhlíkové mnohem chudší. Živé organismy využívají křemík „anorganicky“ a i když jde o biogenní prvek, zvláštní význam nemá (lidské kosti a zuby, schránka rozsivek, uvádí se i žahavý povrch kopřiv…)
Teď nám však půjde o sloučeniny kombinované, tedy obsahující vazbu Si-C. Ty se v živé přírodě nevyskytují, vědci z Caltechu ale nyní dokázali přimět bakteriální enzym, aby tuto vazbu vytvářel. Produkt reakce s vestavěným křemíkem se nijak nezapojuje do dalšího metabolismu. Využitím techniky tedy (alespoň prozatím) nebude nějaký nový syntetický život, ale spíše nasazení bakterií jako bioreaktorů pro průmyslovou výrobu plastů a dalších látek. Organokřemičité sloučeniny se dnes používají v zemědělství, medicíně, pro výrobu nátěrů, polovodičů i displejů. Autorky výzkumu Jennifer Kanová a Frances Arnoldová z MIT v článku publikovaném v Science uvádějí, že výroba v bioreaktorech by mohla být mnohem levnější, eventuálně i šetrnější z hlediska ekologických dopadů.
Nový enzym byl připraven řízenou evolucí (selekcí), tedy vyvoláním cca náhodných mutací v původně kódující DNA a testováním nově kódovaných proteinů-enzymů z hlediska jejich funkčnosti. S těmi nejnadějnějšími se pak proces zopakoval – a tak dále. V tomhle případě byl ovšem postup komplikován tím, že se nevylepšovala nějaká už předem existující funkce, ale bylo třeba enzym postupně přimět k tomu, aby dělal něco úplně nového. Selekce byla proto velmi závislá na fantazii. Také bylo třeba rozhodnout, z kterého enzymu na počátku vůbec vyjít, autory výzkumu si vybrali cytochrom c z bakterií obývajících horké prameny na Islandu.
Tento enzym původně funguje jako přenašeč elektronů. Jeho část obsahující železo však po několika krocích rovněž dokázala katalyzovat vznik vazby Si-C. Už po 3 kolech selekce vznikl modifikovaný enzym, který je oproti anorganickým katalyzátorům mnohem účinnější a příslušná reakce navíc vytváří pouze minimum vedlejších produktů. Na rozdíl od stávajících průmyslových postupů, kde se jako katalyzátory často používají drahé kovy a prostředím jsou organická, mnohdy toxická rozpouštědla, probíhá enzymem katalyzovaná syntéza ve vodě a (pochopitelně) za běžné teploty.

Zdroj: Phys.org

Poznámky:
Pouhá 3 kola? Viz jak to před pár lety bylo se „senzační“ bakterií využívající místo fosforu v DNA arzen, i když se zřejmě nevyskytovala v přírodě, ale vznikla až selekcí v laboratoři. Nemohou někde být (nebo vzniknout) bakterie, které by molekuly s křemíkem dokázaly nejen vytvářet, ale i využívat?
Jak vůbec autorky napadlo, že se začne zrovna s příslušným enzymem? Enzymů katalyzujících oxidačně-redukční reakce je, přitom vznik vazby Si-C by člověk neřadil zrovna do této kategorie… Nebo se ve skutečnosti zkoušelo upravovat více enzymů, ale v jiných případech to nikam nevedlo? Co vůbec provádí enzym v mezistupni, když ještě nevytváří vazbu Si-C, jaký je zde „mezičlánek“?

Přinese smrt? Podívejte se na pohyb hvězdy Gliese 710, která nás v budoucnu mine

Evropská kosmická agentura uveřejnila pěkná videa, která zachycují událost, k níž v budoucnu dojde. První …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close