Các enzymetối ưu hóa thúc đẩy liên kết nitơ-nitơ để tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học

Vi sinh vật tạo ra vô số vật liệu có tiềm năng đóng vai trò là tác nhân chống lại vi khuẩn và nấm. Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã xác định và tối ưu hóa các enzyme có khả năng đặc biệt tạo ra một nhóm chức năng nhất định của các chất tự nhiên này, từ đó mở rộng bộ công cụ các tác nhân tiềm năng.

Nguồn: ACS Catalysis (2025).

Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Sandy Schmidt (Đại học Groningen, Hà Lan) và Giáo sư Dirk Tischler (Đại học Ruhr Bochum, Đức), đã công bố những phát hiện của họ trên tạp chí ACS Catalysis.

Vi khuẩn và các vi sinh vật khác tạo ra một loạt các chất không thiết yếu cho sự sống còn của chúng. Tuy nhiên, những "chất chuyển hóa thứ cấp" này mang lại cho chúng những lợi ích về mặt môi trường. Ví dụ, chúng hỗ trợ giao tiếp hoặc phòng thủ trước các sinh vật khác.

"Sự đa dạng của các hợp chất này còn lâu mới được hiểu đầy đủ", ông Tischler nói. Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể sử dụng những chất tự nhiên này làm các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dược phẩm, hoặc làm khuôn mẫu để tổng hợp các tác nhân mới. "Penicillin là một ví dụ điển hình về chất chuyển hóa thứ cấp như vậy", ông Tischler giải thích.

Hiệu quả chống lại nấm và một số vi khuẩn nhất định

Đặc biệt quan tâm là các kutzneride, có hiệu quả chống lại một số loại nấm cũng như vi khuẩn Gram dương. Hiệu quả của chúng được quyết định bởi các nhóm chức năng. Nhóm nghiên cứu hiện đang tập trung vào các kutzneride, mà nhóm chức năng của chúng chứa một liên kết giữa hai nguyên tử nitơ. Các chuyên gia gọi nhóm chức năng này là hydrazine.

Ông Tischler cho biết: "Những hợp chất này vốn có trong tự nhiên. Hiện chúng tôi đã có thể tác động một cách có mục tiêu đến chúng và môi trường của chúng".

Các nhà nghiên cứu đã xác định được các enzyme chưa từng được biết đến trước đây, chúng khởi đầu liên kết nitơ-nitơ và kết nối các nguyên tử. Họ tiếp tục tối ưu hóa các enzyme thông qua gây đột biến để chúng có thể chuyển hóa các cơ chất khác nhau. Sau đó, các enzyme khác nhau đã được hợp nhất thành một chuỗi phản ứng (cascade).

"Chúng tôi đã có thể chứng minh rằng các cơ chất không tự nhiên có thể được chuyển hóa thành các cấu trúc vòng 5 và 6 cạnh bao gồm một liên kết nitơ-nit", ông Tischler nói. Trong một số trường hợp, tâm bất đối (chiral center) rất quan trọng cho các quá trình tổng hợp dược phẩm sau này đã được đưa vào.

Vista.gov.vn