Британские ученые предложили новую теорию ферментативного катализа

Группа исследователей из Лейчестерского университета в Великобритании предложили новое объяснение действию ферментов или энзимов в химических реакциях. Катализ с помощью энзимов чрезвычайно широко распространен в живой природе и именно он обеспечивает протекание многих биологических процессов. По своей эффективности энзимы иногда многократно превосходят другие типы катализаторов, из-за чего являются чрезвычайно привлекательными для химической промышленности. Однако до сих пор попытки создания искусственных ферментов для промышленных химических процессов к успеху не привели.

Профессора факультета биохимии Лейчестерского университета Найджел Скраттон (Nigel Scrutton) и Майкл Сатклифф (Michael Sutcliffe) считают, что причиной этих неудач мог быть неправильный взгляд на механизм работы ферментов. Традиционно считалось, что ферменты, как и другие типы катализаторов, участвуя в химических реакциях на промежуточных стадиях, снижают энергетический их барьер, то есть, например, энергию, необходимую для разрыва связи или для замещения одной функциональной группы на другую. Главным отличием ферментов от других катализаторов считалась их высокая эффективность, особенно при низких температурах.

Однако Скраттон и Сатклифф показали, что действие, по крайней мере, некоторых ферментов сводится не к снижению энергетического барьера, а к туннельному эффекту. Этот эффект известен из квантовой физики и, напомним, сводится к тому, что частица преодолевает потенциальный барьер, проходя "сквозь" него, а не перепрыгивая барьер за счет увеличения собственной энергии. Скраттон и Сатклифф смогли показать, что туннелирование имеет место в реакциях электронного и гидридного переноса в ряде катализируемых ферментами реакций. Это открытие имеет большое значение как для фундаментальной теории катализа, так и для прикладных исследований, целью которых является создание эффективных ферментативных катализаторов для химической промышленности.