Naturen har utvecklat tusentals enzymer för att underlätta de många kemiska reaktionerna som äger rum inuti organismer för att upprätthålla liv. Nu, forskare har designat konstgjorda enzymer som sitter på ytan av levande celler och driver reaktioner som en dag kan rikta läkemedelsbehandlingar mot specifika organ. De rapporterar sina resultat i Journal of the American Chemical Society .

Metalloenzymer är en klass av enzymer som innehåller en metalljon, såsom zink, järn eller koppar. Metalljonen hjälper enzymet att påskynda, eller "katalysera, " kemiska reaktioner som annars skulle inträffa mycket långsamt eller inte alls. Forskare skulle i slutändan vilja utveckla en metod för att producera terapeutiska läkemedel endast på platserna för specifika celler eller organ i människokroppen, som kan minska biverkningar, och enzymer kan hjälpa dem att nå det målet. Wadih Ghattas, Jean-Pierre Mahy och deras kollegor siktar på att konstruera ett artificiellt enzym som kan katalysera en användbar reaktion, kallad Diels-Alder-reaktionen, direkt på ytan av levande celler. Kemister använder denna reaktion för att syntetisera droger, jordbrukskemikalier och många andra molekyler.

För att göra deras artificiella enzym, forskarna började med ett protein som kallas A _2A adenosinreceptor, som finns naturligt på ytorna av vissa celler i kroppen. De modifierade en molekyl som binder till denna receptor med en kopparinnehållande kemisk grupp som katalyserar Diels-Alder-reaktionen. När forskarna placerade den resulterande föreningen i en odlingsskål som innehöll levande mänskliga celler, den fäste vid A _2A adenosinreceptorer på cellerna, bildar ett artificiellt enzym. Detta enzym katalyserade Diels-Alder-reaktionen med ett utbyte på upp till 50 procent. Forskarna säger att i framtiden, artificiella enzymer kan utformas som binder till proteiner som endast finns på specifika celltyper, till exempel, cancerceller. Sedan, enzymet kan omvandla en inaktiv förening till ett läkemedel för att selektivt döda dessa celler.