Gli enzimi sotto prova
Gli enzimi sono proteine che hanno la capacità intrinseca di catalizzare specifiche reazioni chimiche e, grazie a una parte specializzata della loro struttura tridimensionale, chiamata sito attivo, interagiscono con substrati specifici per trasformarli in prodotti. Per fare nuova luce sulla relazione tra struttura e funzione enzimatica, è necessario condurre approfondimenti a livello delle singole molecole, perciò gli scienziati del progetto SMS ENZYME, finanziato dall’UE, hanno proposto di utilizzare la spettroscopia ottica e di forza, aggiungendo una colorazione all’enzima per consentirne la localizzazione e fare in modo che il prodotto della relazione enzimatica risultasse fluorescente, idoneo allo studio della distribuzione degli stati enzimatici attivi. Contrariamente alla convinzione che gli enzimi siano caratterizzati da una velocità catalitica ben definita, la maggior parte degli studi ha indicato una funzione esponenziale stretched. Per chiarire le fluttuazioni conformazionali degli enzimi, il consorzio ha sfruttato il fenomeno del trasferimento di energia per risonanza con fluorescenza e ha applicato una tensione meccanica per valutare la distribuzione dei siti attivi e studiare la conformazione e la funzione enzimatica. In pratica, i ricercatori hanno implementato questo approccio per le reazioni basate sul DNA utilizzando il DNA come un enzima, osservando che quando il modello del DNA era non strutturato si comportava con un ideale enzima di Michaelis-Menten. Quando invece il modello di DNA era strutturato, l’enzima mostrava un comportamento non esponenziale, più simile alle reazioni enzimatiche reali. Questi risultati indicano che il passaggio tra le diverse conformazioni hanno portato il DNA ad adottare un comportamento enzimatico non classico. Complessivamente, questi studi hanno fornito informazioni preziose sulla relazione esistente tra i cambiamenti strutturali di un enzima e la sua attività catalitica misurata, con forti implicazioni per la comprensione dei processi biologici vitali ma anche estrapolabili in vista dell’impiego degli enzimi nei processi biotecnologici.
