С помощью квантово-химических расчетов ученые из Института органической химии имени Зелинского Российской академии наук расшифровали механизм получения важного природного инсектицида. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале PLOS ONE, а кратко о них сообщили в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».
Ученые исследовали механизм ферментативной реакции образования Спинозина А — природного тетрациклического инсектицида, который является чрезвычайно важным средством для борьбы с насекомыми-вредителями.
В рамках разработанной модели авторы предположили, что молекула субстрата может сжиматься под действием окружения в активном центре фермента. Это увеличение энергии за счет сжатия молекулы компенсируется образованием водородных связей между молекулой субстрата и аминокислотными остатками в активном центре фермента.
После нескольких стадий такого сжатия/компенсации полная энергия системы изменяется незначительно, а структура молекулы субстрата приближается к требуемому переходному состоянию. Как отметили ученые, данное превращение проходит всего лишь через одно переходное состояние.
Спинозин А синтезируется в клетках бактерии Saccharopolyspora spinosa при помощи фермента SpnF, катализирующего реакцию циклоприсоединения — так называемую реакцию Дильса — Альдера, за которую немецкие ученые в 1950 году были удостоены Нобелевской премии по химии.
Работа химиков развивает представление о механизмах работы энзимов, а также открывает новые возможности для проведения каталитических реакций. Исследование ученых позволяет понять механизмы ускорения химических реакций.