Page 35 - No26

AZ ÉLET ÉS TUDOMÁNYBÓL AJÁNLJUK

Enzimmérnökség

aktív centrumának felépítése, valamint az kapott. Arnolds akképp gondolkodott, azaz hogy gyorsabban menjen végbe a
enzim működésének pontos kémiai hogy az evolúció tulajdonképpen reakció, ugyanannyi idő alatt több
mechanizmusa. A kiválasztott napjainkban is zajlik, és a ma létező terméket tudjon előállítani. Gyakran
aminosavakat másmilyenre cserélve az enzimekben még rengeteg kiaknázatlan megesik az is, hogy nem közvetlenül az
elképzelésünknek megfelelően lehetőség rejlik. Az általa kidolgozott aktív centrum környezetében idéznek elő
alakíthatjuk az enzimet. A célzott módszer gyakorlatilag az evolúció változást, de ez is jelentősen befolyásolni
mutagenezis hátránya, hogy korlátozott a „mesterséges felgyorsításán” alapszik. tudja az enzim aktivitását különböző
bevihető mutációk mértéke, és csak Első lépésként a fehérjéket kódoló DNS reakciókörülmények között. Ezáltal
ismert szerkezetű és működésű enzimek szekvenciákba véletlenszerű mutációkat például ellenállóbba lehet tenni az
esetében alkalmazható megbízhatóan. Az juttatnak be. A gének expressziója után az enzimet szélesebb pH tartományban,
enzimek működése rendkívül összetett, enzimeket nagy áteresztőképességű vagy növelni lehet a stabilitását, hogy
így előfordulhat, hogy minden szűrésnek (High Throughput Screening, magasabb hőmérsékleten is aktív
igyekezetünk ellenére sem tudunk pontos HTS) vetik alá, mellyel megvizsgálják, maradjon. Az enzimek működésének
képet kapni az adott enzim működéséről, hogy javultak-e az eredetihez képest. A összetettségét mutatja, hogy a fehérjében
és nem sikerül ezzel a megközelítéssel megfelelő aktivitást mutató találatokat megtalálható csatornák elzárásával
javítani a teljesítményét. ismételt mutációnak vetik alá, majd újra illetve tágításával is befolyásolni tudták
Az irányított evolúció, az előbbivel összevetik őket a kiindulási állapottal. az enzim funkcióját. Ebben a
ellentétben, teljesen véletlenszerű Ezeket a ciklusokat addig ismétlik, amíg megközelítésben a szubsztrát aktív
mutációk bevitelére támaszkodik. Ezt a az új enzim megfelelő tulajdonságokkal centrumba történő bejutását lehet
technológiát Frances H. Arnolds dolgozta rendelkezik, például aktívabb, stabilabb, befolyásolni.
ki, amiért 2018-ban kémiai Nobel-díjat ellenállóbb, mint elődje. Az irányított Az utóbbi évtizedek enzimmérnöki
evolúció legnagyobb hátránya a célzott kutatásainak és eredményeinek
mutagenezissel szemben, hogy a köszönhetően a jövőben egyre nagyobb
mutánsok előállítása és szűrése magasan teret fognak hódítani az enzimek, legyen
fejlett laboratóriumi infrastruktúrát szó ipari léptékű katalízisről, vagy akár
igényel, aminek a kialakítása és diagnosztikai módszerekről, illetve
működtetése is költségigényes. Óriási egészségügyi kezelésekről. A célzott
előnye azonban, hogy akár olyan mutagenezis és az irányított evolúció
reakciókra képes enzimeket is ki lehet így egyaránt alkalmas arra, hogy
fejleszteni, melyek korábban a igényeinknek megfelelő enzimeket
természetben nem fordultak elő. Erre hozzunk létre. Mivel mindkét módszernek
kiváló példa, hogy a Rhodotermus megvannak a maga előnyei és hátrányai,
marinus-ból származó citokróm c valószínűleg mindkettőnek lesz
irányított evolúció alapú módosításával relevanciája a jövőben. Az azonban mind
tudtak olyan enzimet előállítani, ami a célzott mutagenezis, mind az irányított
képes volt szén és szilícum atomok közti evolúció esetében igaz, hogy nincsenek és
kötések létrehozására. nem is lesznek univerzális
Az enzimmérnöki kutatásokat aszerint „szuperenzimek”, melyek minden
is lehet csoportosítani, hogy az enzim körülmény között minden feladatra
mely tulajdonságát fejlesztjük. alkalmasak. A legjobb eredmények elérése
Leggyakrabban az enzim érdekében mindig szükség lesz az adott
szubsztrátspecificitását változtatják meg feladatra optimálni az enzim működését a
az aktív centrum kialakításának megfelelő enzimmérnöki megközelítéssel.
módosításával, vagyis azt befolyásolják,
hogy milyen molekulát képes elfogadni (Részlet Molnár Zsófia Klára
és átalakítani. Emellett fontos az enzim Mérnökség molekulaszinten című
katalitikus aktivitásának fejlesztése is, írásából)

KÉMIAI PANORÁMA 26. SZÁM, 2022. ÉVFOLYAM 35