Evolución dirigida del citocromo c para la formación de enlaces carbono-silicio: dar vida al silicio

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Química del silicio orgánico
• Ingeniería de enzimas

Sus antecedentes:

• La naturaleza carece de enzimas para la formación de enlaces carbono-silicio, lo que limita el acceso biológico a los compuestos organosiliconicos.
• Las moléculas de organosilicon son valiosas en la ciencia de los materiales y la medicina, pero su síntesis a menudo se basa en métodos químicos duros.

Objetivo del estudio:

• Descubrir y diseñar enzimas capaces de catalizar la formación de enlaces carbono-silicio.
• Desarrollar una vía biocatalítica para la síntesis de compuestos orgánicos enantiopuros en condiciones fisiológicas.

Principales métodos:

• Proyección de proteínas hemo para la actividad de formación de enlaces carbono-silicio.
• Caracterización del mecanismo de reacción, incluida la inserción de carbenos en enlaces silicio-hidrógeno.
• Utilizando la evolución dirigida para mejorar la eficiencia catalítica del citocromo c de Rhodothermus marinus.

Principales resultados:

• Se encontró que las proteínas hemo catalizan la formación de compuestos orgánicos de silicio a través de la inserción de carbenos.
• La reacción biocatalítica demostró un amplio alcance de sustrato y una alta quimioselectividad y enantioselectividad.
• El citocromo c de ingeniería exhibió una rotación más de 15 veces mayor que los catalizadores sintéticos existentes.

Conclusiones:

• La biocatálisis puede aprovecharse para la formación de enlaces carbono-silicio, hasta ahora desconocidos en la naturaleza.
• Las proteínas hemo diseñadas proporcionan un método eficiente y respetuoso con el medio ambiente para producir valiosas moléculas de organosilicio.
• Este trabajo abre nuevas vías para la integración de la química orgánica en los sistemas biológicos.