人工メタロゼイム：生体無機触媒における最近の開発と革新

細胞の寿命は、核酸、脂質、炭水化物、タンパク質、および代謝物や金属などの補因子を含む細胞の生化学的成分によって組織化されており、それらはすべて細胞内で合わせて合成します。金属酵素は、そのような複雑な化学プロセスを可能にします。これは、無数の生化学的反応を効率的かつ選択的に触媒し、金属補因子が追加の機能性を提供して、不在で容易に達成されない反応性を促進します。過去60年間は、酵素がこれらの反応をどのように触媒するかについてかなりの洞察をもたらしましたが、人工金属酵素を設計および開発する必要性は、産業的および治療的ニーズだけでなく、生来の人間の好奇心によっても駆動されてきました。有機的および無機ビルディングブロックの両方を使用して、合理的にもセレンディピティを通じてミニチュア酵素の設計も長年にわたって多くの科学者によって調査されており、大きな進歩が遂げられてきました。ここで、最近レビューされていない分野での過去5年間の最近の開発が要約されており、これらの分野での将来の研究の見通しが対処されています。

Cellular life is orchestrated by the biochemical components of cells that include nucleic acids, lipids, carbohydrates, proteins, and cofactors such as metabolites and metals, all of which coalesce and function synchronously within the cell. Metalloenzymes allow for such complex chemical processes, as they catalyze a myriad of biochemical reactions both efficiently and selectively, where the metal cofactor provides additional functionality to promote reactivity not readily achieved in their absence. While the past 60 years have yielded considerable insight on how enzymes catalyze these reactions, a need to engineer and develop artificial metalloenzymes has been driven not only by industrial and therapeutic needs, but also by innate human curiosity. The design of miniature enzymes, both rationally and through serendipity, using both organic and inorganic building blocks has been explored by many scientists over the years and significant progress has been made. Herein, recent developments over the past 5 years in areas that have not been recently reviewed are summarized, and prospects for future research in these areas are addressed.