Dimetil-sulfoksid (DMSO) je jedinstveno i svestrano otapalo, bezbojna tekućina koja je postala poznata po svojoj sposobnosti prodiranja u kožu i druge biološke membrane. Otkriven je u Njemačkoj u kasnom 19. stoljeću kao nusprodukt proizvodnje papira. Zbog jedinstvenih svojstava koristi se u biomedicinskoj kemiji i biotehnologiji kao pogodno otapalo za spojeve koji su slabo topljivi u vodi.

''Probleme s topivošću organskih spojeva često rješavamo dimetil-sulfoksidom (DMSO), jer se u ovom otapalu prilično učinkovito otapaju polarni i nepolarni spojevi. DMSO je topiv u vodi, pospješuje apsorpciju preko bioloških membrana i stoga je, nakon vode, najčešće korišteno otapalo u biološkim i biokemijskim eksperimentima. Međutim, u navedenim sustavima, sadržaj DMSO-a limitira se empirijski, često bez neke sustavne provjere učinka ili čak bez relevantnih kontrolnih eksperimenata'', objašnjava dr. sc. Maja Majerić Elenkov, dopisna autorica na radu.

Koliko otapala je optimalno?

Istraživački tim predvođen znanstvenicima IRB-a dr. sc. Majom Majerić Elenkov, dr. sc. Višnjom Stepanić, dr. sc. Ivom Crnolatcem, u suradnji s kolegama s Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije, doktorandicom Nevenom Milčić i prof. dr. sc. Zvjezdanom Findrik Blažević te suradnikom dr. sc. Zlatkom Brkljačom iz Selvita d.o.o., ispitali su i opisali utjecaj DMSO-a na aktivnost i strukturu halogenhidrin dehalogenaze iz bakterije Agrobacterium radiobacter, industrijski važnog enzima koji omogućuje enantioselektivno otvaranje epoksida.

Naime, iako je nativna struktura enzima sačuvana čak i kada je koncentracija DMSO-a trideset posto, što znači da je halogenhidrin dehalogenaza strukturno iznimno stabilan protein, DMSO se pokazao kao prilično snažan inhibitor aktivnosti halogenhidrin dehalogenaze jer zamjenjuje molekule vode kako na površini proteina tako i u aktivnom mjestu, tvoreći vodikove veze i hidrofobne interakcije.

''Doprinos ovog rada je višestruk. On uključuje detaljno ispitivanje kinetike enzimske reakcije i proučavanje strukturnih promjena koje se događaju na molekularnoj razini u uvjetima biokatalize. MD simulacije ovog tetramernog enzima u vodeno-organskim medijima, primijenjene po prvi put u proučavanju halogenhidrin dehalogenaza, pružaju jedinstvene informacije o interakcijama ovog enzima s molekulama otapala,'' istaknuli su autori. 

Ilustracija s naslovnice časopisa Chemistry – A European Journal, Vol.28, Issue 56, Z. Brkljača, M. Majerić Elenkov, i suradnici

Da je riječ o vrlo važnoj temi i vrijednim rezultatima potvrđuje i činjenica da je uredništvo časopisa ovaj rad uključilo u izdanje tzv. 'vrućih' radova koje prema odabiru urednika uključuje posebno značajna istraživanja temeljem preporuka recenzenata, te je rad dodatno istaknut na naslovnici ovog uglednog kemijskog časopisa Chemistry – A European Journal.

Ilustraciju koja je objavljena na naslovnici časopisa dizajnirao je dr. sc. Zlatko Brkljača, a prikazuje enzim halogenhidrin dehalogenazu, koji se sastoji od četiri identične podjedinice, s istaknutim volumetrijskim mapama vode (plavo) i DMSO-a (zeleno) te katalitičkim ograncima (crveno) u aktivnom mjestu enzima.

Istraživanje je financirano u sklopu projekta Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ IP-2019-04-8008), 'Enzimska sinteza fluoriranih kiralnih građevnih blokova' koji vodi dr. Maja Majerić Elenkov.