Enzymy do zbadania
Enzymy to białka mające zdolność katalizowania określonych reakcji chemicznych. Poprzez specjalną część ich trójwymiarowej struktury, zwaną miejscem aktywnym, oddziałują one z określonymi substratami, przekształcając je w produkty. Aby poznać zależność między strukturą i funkcją enzymów, potrzebne są badania na poziomie pojedynczych cząsteczek. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SMS ENZYME naukowcy postanowili wykorzystać w tym celu spektroskopię optyczną i sił. Zastosowane przez nich podejście polegało na przyłączeniu barwnika do enzymu w celu jego lokalizacji oraz uczynienia produktu reakcji enzymatycznej fluorescencyjnym, aby móc zbadać rozmieszczenie enzymatycznych miejsc aktywnych. Wbrew oczekiwaniom, że enzym charakteryzuje się dokładnie określonym tempem reakcji katalitycznej, większość badań wskazuje na rozciągniętą funkcję wykładniczą. Aby poznać konformacyjne fluktuacje enzymów, konsorcjum wykorzystało zjawisko fluorescencyjnego rezonansowego transferu energii. Zastosowano też naprężenie mechaniczne w celu określenia rozmieszczenia miejsc aktywnych i zbadania enzymatycznej konformacji i funkcji. Podejście to zastosowano do reakcji wykorzystujących DNA jako enzym. Zaobserwowano, że gdy szablon DNA był nieuporządkowany, zachowywał się on jak idealny enzym Michaelisa-Mentena. Jednak gdy szablon DNA był uporządkowany, enzym przejawiał właściwości niewykładnicze, przypominające w większym stopniu prawdziwe reakcje enzymatyczne. Ustalenia te wskazują, że przełączanie między różnymi konformacjami powoduje przyjmowanie przez DNA nieklasycznych właściwości enzymatycznych. Omawiane badania dostarczają nieocenionych informacji na temat zależności między zmianami strukturalnymi enzymu a jego zmierzoną aktywnością katalityczną. Przyczyniają się w ten sposób do lepszego poznania procesów biologicznych, a ponadto mogą pozwolić na wykorzystanie enzymów w biotechnologii.
Słowa kluczowe
Enzymy, metaboliczne, białko, reakcja, substrat, spektroskopia, konformacja, DNA