Οι ερευνητές αποκαλύπτουν πώς οι κινήσεις του ενζύμου καταλύουν τις αντιδράσεις
Τα ένζυμα είναι βιολογικοί καταλύτες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς. Το κάνουν αυτό μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης, η οποία είναι η ενέργεια που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης. Τα ένζυμα επιτυγχάνουν αυτό, παρέχοντας ένα συγκεκριμένο περιβάλλον για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση, η οποία περιλαμβάνει τη δέσμευση των αντιδραστηρίων και τον προσανατολισμό τους με τρόπο που κάνει την αντίδραση πιο πιθανό να συμβεί.
Οι ακριβείς μηχανισμοί με τους οποίους τα ένζυμα καταλύουν τις αντιδράσεις έχουν αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών. Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley, χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραματικών και υπολογιστικών τεχνικών για να αποκαλύψουν πώς οι κινήσεις των ενζύμων συμβάλλουν στην καταλυτική τους δραστηριότητα.
Οι ερευνητές μελέτησαν ένα ένζυμο που ονομάζεται οξειδάση κυτοχρώματος C, η οποία είναι υπεύθυνο για το τελικό βήμα στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα παράγουν ενέργεια. Η οξειδάση του κυτοχρώματος C είναι ένα μεγάλο σύμπλεγμα πρωτεϊνών που περιέχει διάφορα μεταλλικά ιόντα, συμπεριλαμβανομένου του χαλκού και του σιδήρου. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι κινήσεις αυτών των μεταλλικών ιόντων είναι απαραίτητες για την καταλυτική δραστικότητα του ενζύμου.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ που επιλύθηκε με χρονικό διάστημα για να συλλάβει τις κινήσεις των μεταλλικών ιόντων σε οξειδάση του κυτοχρώματος C καθώς καταλύει μια αντίδραση. Διαπίστωσαν ότι τα μεταλλικά ιόντα δονείται σε ένα συγκεκριμένο μοτίβο που βοηθά να φέρει τα αντιδραστήρια μαζί και να τα προσανατολιστούν με τρόπο που κάνει την αντίδραση πιο πιθανό να συμβεί.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης προσομοιώσεις υπολογιστών για να μοντελοποιήσουν τις κινήσεις των μεταλλικών ιόντων σε οξειδάση του κυτοχρώματος C. Διαπίστωσαν ότι οι προσομοιώσεις αναπαράγουν με ακρίβεια τα πειραματικά δεδομένα και παρείχαν περαιτέρω πληροφορίες για το ρόλο των κινήσεων των μεταλλικών ιόντων στην κατάλυση ενζύμων.
Τα ευρήματα αυτής της μελέτης παρέχουν νέες γνώσεις στους μηχανισμούς με τους οποίους τα ένζυμα καταλύουν τις αντιδράσεις. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό νέων ενζύμων ή για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των υφιστάμενων ενζύμων.
Πηγή:
* [Οι ερευνητές αποκαλύπτουν πώς οι κινήσεις των ενζύμων καταλύουν αντιδράσεις] (https://www.berkeley.edu/news/media/releases/2021/01/enzyme-motions-catalyze-reactions)
