来自细胞培养物的含氟分子

含氟的天然有机化合物很少见,因为生物体 - 除少数例外 - 不会产生它们。美国科学家现在已经基因工程改造了一种用于有机氟代谢的微生物宿主,使其能够生产一种被称为二酮的氟化中间体。据Angewandte Chemie杂志报道,该二酮化合物可用作体内氟化生物塑料生产的单体。

与自然不同,化学家经常使用氟。用于平底锅和防水Gore-Tex夹克的聚四氟乙烯涂层,基于聚四氟乙烯,立即浮现在脑海中。氟还存在于许多农用化学品中,约20-30%的现代药物,从抗疟药和细胞抑制药到吸入麻醉药,血液替代品和液体通气剂。有机氟分子也用于显示器的液晶,以及臭氧友好的制冷剂和推进剂。

考虑到生命系统生产高度复杂的化合物的潜力,研究人员与加州大学伯克利分校(美国)的Michelle CY Chang合作,旨在操纵细胞中的生物合成机器,使用简单的氟化结构单元制造新的有机氟靶分子。

为了实现这一目标,他们将编码来自多种其他微生物的三种特别有效的酶的基因引入细菌大肠杆菌中,以构建二酮化合物生物合成途径。这些酶能够使用其正常底物的含氟衍生物。此外,还有必要引入一种转运蛋白的基因,该基因将含氟丙二酸酯(作为含氟原料)带入细胞。酶允许细胞使用生物合成途径制备氟代丙二酰辅酶A并以高产率将其转化为2-氟 - (R)-3-羟基丁酸酯二酮。

研究人员介绍了另一种基因,这种基因可被许多细菌用来制造聚羟基链烷酸酯(PHAs),后者是用于储存碳和能量的聚酯。可生物降解的PHA用于生物塑料的生产,用于食品包装和医疗植入物等应用。这种新的基因工程微生物将氟化双酮化合物掺入到它们生产的PHA中,产生含有5-15%氟化单体的聚合物。氟化生物塑料比无氟PHA脆弱。氟化单体的受控掺入可以允许有针对性地改变生物塑料的性质。