철 원자 대체를 통한 인공적인 헴 단백질 합성

자연적으로 발생하는 메탈로프로테아제는 전이-금속 촉매 및 비-금속성 효소에 의한 화학 및 생물학적 활성 물질의 합성에 대한 대안이 될 수 있지만, 반응의 범위가 매우 협소하다는 단점이 있다. 이러한 반응 범위를 넓히기 위한 방법 중에 하나는 자연적인 촉매 금속을 비생물학적 금속으로 대체하는 것이다. John Hartwig와 공동연구원들은 Fe-포르피린 IX(Fe-PIX) 단백질의 철 원자를 대체하는 연구를 진행하였다. 미오글로빈 변이체는 Ir(Me) 사이트 촉매를 통해서 카르벤을 β-대체 비닐라렌화시키고, 알리페틱 α-올레핀을 불활성화 시킴으로써 C-H 결합을 C-C 결합으로 변환시키는 과정을 촉매하고 있다. 방향성을 가진 Ir(Me)-미오글로빈의 진화를 통해서 C-H 삽입 결과물의 에난티오머를 형성하거나, 에난티오- 및 비활성화된 올레핀의 디아스테로셀렉티브 사이클로프로파네이션을 촉매할 수 있게 되는 것으로 확인되었다. 자유 메탈로포르피린의 풍부한 화학작용과 쉬운 합성방법, 그리고 헴 단백질을 여기에 적용된 방법으로 대체함으로써, 다양한 인공적인 메틸화 단백질을 만들 수 있는 길을 열게 되었다.