Перегляд повідомлення

19 квітня 2024 року в Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відбудеться чергове засідання міждисциплінарного загальноакадемічного семінару у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології».

Доповідь «Біоміметичне моделювання металоензимів: від дослідження механізмів до створення інноваційних каталізаторів» виголосить завідувач кафедри фізичної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка член-кореспондент НАН України Ігор Фрицький.

Член-кореспондент НАН України Ігор Фрицький (фото: knu.ua)

Початок заходу – о 10:30 (орієнтовна тривалість – 2 години).

Адреса: Київ, вул. Леонтовича, 9, актова зала Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України.

УВАГА! У разі повітряної тривоги працює укриття в будівлі Президії НАН України (вул. Володимирська, 54).

Ілюстрація: uwp.edu

Авторські тези доповіді

Численні біохімічні процеси у живих системах відбуваються за участі ферментів, які містять йони металів в активних центрах. Зокрема, металовмісні активні центри (нерідко у складі кофакторів небілкової природи) є частиною численних гідролаз і оксидоредуктаз. Найважливіший метод вивчення особливостей будови та функціонування металоферментів – дослідження їхніх низькомолекулярних моделей. Створення синтетичних модельних сполук на основі комплексів металів не лише поліпшує розуміння механізмів ферментативного каталізу, а й дає змогу розв’язувати багато практичних завдань: від створення нових фармацевтичних засобів (інгібіторів функції металоферментів) до розроблення біоміметичних каталізаторів. Природа вже давно є джерелом натхнення для створення нових каталітичних систем, а металоензими – взірець досконалих каталізаторів із неперевершеною ефективністю й вибірковістю.

На прикладі еволюції уявлень про механізм каталітичної дії нікельвмісного ферменту уреази доповідач продемонструє роль вивчення синтетичних модельних систем, а також дослідження структур типу «ензим – аналог субстрату» й «ензим – аналог перехідного стану» у з’ясуванні й уточненні механізмів ферментативного каталізу.

У доповіді буде розглянуто основні підходи до створення структурних і функціональних моделей металовмісних ферментів і основні принципи розроблення біоміметичних каталізаторів. Член-кореспондент НАН України Ігор Фрицький проаналізує основні причини низької ефективності сучасних біоміметичних каталізаторів порівняно з їхніми природними прототипами і торкнеться можливих шляхів її поліпшення. Зокрема, розгляне застосування багатофакторного підходу під час створення функціональних моделей ферментів, який полягає в одночасному використанні двох або більшої кількості типів взаємодій (зокрема, нековалентних), притаманних активному центру і/чи присутніх в ензим-субстратному комплексі (як, наприклад, у лужній фосфатазі).   

Науковець проілюструє свою доповідь прикладами успішного застосування біоміметичного підходу як із літературних джерел, так і з результатів, отриманих у його (автора) дослідницькій групі. Зокрема, для моделювання активних центрів біметалічних гідролаз синтезовано серію нових лігандів гетероциклічного типу, що містять функціональні групи, які здатні утворювати водневі зв’язки або відігравати роль внутрішньомолекулярних нуклеофілів. Це дало змогу суттєво підвищити каталітичну активність біядерних комплексів цинку в реакціях гідролізу фосфоестерів (зокрема, пестициду параоксон-етилу) порівняно з відомими із літератури системами на основі лігандів, що не містять подібних функціональних груп.

Для моделювання алостеричних ферментів із біметалічними активними центрами запропоновано принципово новий підхід, за якого відстань метал-метал, а отже, і функціональну активність контролюють, вводячи третій, алостеричний йон металу. Для цього синтезовано серію лігандів із чітко відокремленими структурним і функціональним сегментами. А хелатувальні вузли, призначені для зв’язування каталітичних йонів металів, просторово зближуються під час зв’язування структурного йону металу в алостеричному центрі. Завдяки цьому підходу вдалося досягти ступінчатого 10-кратного  збільшення швидкості реакції гідролізу фосфоестеру за зміни алостеричного йону в ряду паладій–нікель–мідь.

Член-кореспондент НАН України Ігор Фрицький також розповість про перспективи застосування біоміметичних каталізаторів у різних процесах. Зокрема, у процесах фіксації азоту, фотокаталітичного розщеплення води й отримання «зеленого» водню («штучного фотосинтезу»), гідролітичного знешкодження фосфорорганічних екотоксикантів і аналогів бойових отруйних речовин тощо. 

Довідково

Міждисциплінарний загальноакадемічний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології» започатковано на базі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відповідно до Постанови Президії НАН України № 134 від 22 березня 2023 р.

Мета семінару – періодичне заслуховування й обговорення наукових доповідей, присвячених застосуванню сучасних експериментальних і теоретичних методів хімії, фізики й математики для розв’язання нагальних проблем сучасної біології, зокрема у галузі біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, біоенергетики, геноміки, медичної біології, фармакології, нанобіотехнології, системної та синтетичної біології.

Семінар унеобхіднений прогресом таких «перехресних» наук і наукових напрямів, як біофізична хімія, фізична біохімія, хімічна біофізика, біохімічна фізика, фізико-хімічна біологія, фізика живого, математична біофізика, теоретична біологія, біоінформатика, штучний інтелект в біології та медицині тощо.

Засідання семінару щомісяця відбуваються в Актовій залі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України (Київ, вул. Леонтовича, 9). Долучитися до семінару можна також в онлайн-режимі. «Двері» семінару відкриті не лише для науковців Національної академії наук України та працівників і студентів українських закладів вищої освіти, а й для всіх охочих.

Наступне засідання семінару заплановано на травень 2024 року.

Пропозиції щодо виступів із доповідями (обсяг тез доповіді – 1–2 сторінки) надсилайте, будь ласка, на електронні скриньки керівника семінару – заступника директора з наукової роботи Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, завідувача відділу біохімії м’язів цього Інституту академіка Сергія Олексійовича Костеріна: kinet@biochem.kiev.ua ; kosterin.serg@gmail.com

За інформацією Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України

Ілюстрація на обкладинці: advancedsciencenews.com