چند وقت پیش متوجه شدم که مادر طبیعت، با وجود فضایل شگفت انگیزش، نمی داند چگونه پیوندهای CN را با اکسیداسیون ایجاد کند. در مورد آن فکر کنید: پیوندهای CN بسیار زیادی وجود دارد (در DNA، در آلکالوئیدها، شما نام ببرید)، اما هیچ یک از آنها با استفاده از ماشین آلات آنزیم اکسیداتیو ساخته نمی شوند. اگر به پیوندهای CO فکر می کنید، نمونه های زیادی از ساخت آنها با استفاده از آنزیم های اکسیداتیو مانند p450 و غیره وجود دارد. با این حال، همه پیوندهای CN به عنوان منشاء کاهش دارند یا با استفاده از واکنش های تراکم کربونیل ساخته می شوند. ممکن است کسی حدس بزند که چرا ممکن است چنین باشد. از دیدگاه مادر طبیعت، قابل قبول ترین دلیل این خواهد بود که “چرا زحمت بکشیم؟”. تولید اکسیدان‌های نیتروژنی مبتنی بر فلز در مقایسه با همتایان اکسیژن خود (به عنوان مثال، نیترن‌های فلزی در مقابل گونه‌های اکسو فلزی) ذاتاً دشوارتر است، بنابراین هیچ دلیل تکاملی برای افزایش انرژی در صورت تحقق رویدادهای کلیدی تشکیل پیوند وجود ندارد. استفاده از وسایل ساده تر عامل کلیدی این است که اکسیژن مولکولی اکسیدان نهایی ما است که به راحتی قابل دسترسی است و هیچ آنالوگ نیتروژنی وجود ندارد که به طور مشابه فراوان باشد. ما بعداً یک تفسیر کوتاه نوشتیم زیست شناسی شیمیایی طبیعت بحث در مورد این مشکل این مقاله همچنان به خوبی مورد استناد قرار می گیرد (عمدتاً توسط افراد مصنوعی که نیاز به یک توجیه قابل باور برای اینکه چرا سیستم های انتقال نیتروژن مصنوعی سرد هستند) دارند:

http://www.nature.com/nchembio/journal/v2/n6/abs/nchembio0606-284.html

اکنون معلوم شده است که شیمیدان ها می توانند ترفندهای جدیدی را به مادر طبیعت بیاموزند. به مقاله بولینگر و همکارانش نگاهی بیندازید زیست شناسی شیمیایی طبیعت:

http://www.nature.com/nchembio/journal/v10/n3/full/nchembio.1438.html

دی‌اکسیژنازها و هالوژنازهای وابسته به آلفا-کت‌گلوتارات/آهن معمولاً برای اجرای طیف وسیعی از واکنش‌های آنزیمی از هیدروکسیلاسیون تا هالوژناسیون به کار گرفته می‌شوند. با وجود این پالت مفید از واکنش ها، هیچ جفت CN توسط این دسته از آنزیم ها قبلا گزارش نشده است. بولینگر و همکاران کشف کرد که یک هالوژناز وابسته به αKG/Fe، SyrB2، می تواند نیتراسیون آلیفاتیک و واکنش های آزیداسیون را کاتالیز کند. من فرآیند آزیداسیون را در بالا نشان می‌دهم، که زمانی اتفاق می‌افتد که سدیم آزید اضافی به آنزیم داده می‌شود (بنابراین، آنیون‌های آزید بر آنیون‌های کلرید برتری می‌یابند). علیرغم این واقعیت که بازده شیمیایی در نسخه فعلی فرآیند هنوز بسیار کم است، این مطالعه فرصت‌های جدیدی را برای انتقال نیتروژن با فعال‌سازی آنزیمی انتخابی CH باز می‌کند. می توان تصور کرد که مهندسی ویژگی بستر از طریق تکامل هدایت شده ممکن است در تکرارهای آینده این سیستم به دست آید.