Sciencemag.cz
Doporučujeme
Těžká voda reaguje chemicky trochu jinak než čistě „lehká“, nebo než běžná směs obou izotopů. To platí jistě i pro jiné molekuly lišící se izotopovým složením. Speciálně zajímavé toto může být u tak specifických reakcí, jako je enzymatická katalýza.
Dosud se předpokládalo, že účinky v biochemických reakcích jsou víceméně úměrné hmotnostnímu rozdílu mezi izotopy. Například 0,5% hmotnostní rozdíl mezi normálními a ultralehkými enzymy (molekuly s ochuzenými těžkými izotopy 13C, 2H, 15N a 18O) by měl přinést kinetický efekt (rychlost reakce, „účinnost katalýzy“) maximálně 1 %. Nová studie však tvrdí, že tento účinek může být 250-300 %, což je o dva řády více, než by se dalo čekat. Samozřejmě je třeba ještě všechny tyto vztahy poměřovat s dalšími podmínkami, zejména s teplotou.
Pokud by toto bylo pravda, pak by řadu dosavadních studií bylo třeba překalibrovat – znovu se zaměřit na otázku izotopového složení použitých chemických látek. A v rámci biotechnologií nebo i medicíny by mohlo mít smysl se více snažit používat nějak „izotopicky čisté“ prvky/sloučeniny (poznámka: což samozřejmě 100% nejde, všechno se tím prodraží, ale třeba v určitých případech bude poměr cena/výkon dávat smysl).
Výsledky studie mohou mít i celkem důležitý i bezprostřední dopad. „Tisková zpráva dále říká (citován spoluautor studie Roman Zubarev se švédské lékařské univerzity Karolinska Institutet):
Za prvé, ultralehké enzymy lze okamžitě vyrábět expresí v E. coli pěstované v izotopicky ochuzeném médiu, jak jsme to udělali v této práci. Tyto enzymy pracují 2-3krát rychleji než odpovídající enzymy exprimované stejnou E. coli, ale pěstovanou na normálním živném médiu.
Za druhé se nabízejí aplikace „ultralehkého efektu“ v biologii – lze zkusit pěstovat ultralehké organismy a zkoumat, zda se nějak odlišují. Například jsme pěstovali C. elegans na ultralehkých E. coli a zjistili jsme, že /tito červi/ rostou rychleji, ale také dříve stárnou a umírají.
Za třetí, v oblasti separace izotopů lze pozorovat velmi zvýšenou poptávku po oddělování těžkých izotopů. K uspokojení této poptávky a snížení nákladů na ultralehké sloučeniny bude možná nutné vyvinout nové metody, včetně chromatografie.
A konečně techniky analýzy stabilních izotopů v bílkovinách, jako je hmotnostní spektrometrie s Fourierovou transformací izotopového poměru, se dočkají zvýšeného zájmu, končí průvodní tisková zpráva.
Xuepei Zhang et al, Ultralight Ultrafast Enzymes, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202316488
Zdroj: Karolinska Institutet / Phys.org
