Chimica alla base dell’elaborazione dei fosfati negli enzimi
In biologia, l’idrolisi tramite esteri fosforici rappresenta una classe importante di reazioni chimiche. Ciò svolge un ruolo centrale nell’elaborazione dell’acido nucleico, per l’immagazzinamento di energia, e la segnalazione. Tuttavia, la complessità della reazione ha proibito la delineazione completa dei dettagli meccanicistici relativi alla scissione dell’estere fosfato. Inoltre, vi è un dibattito attivo per quanto concerne i possibili meccanismi di reazione. Il progetto PHOSPHOENZYMQMMM (Phosphate processing in enzymes: structure, dynamics and chemistry), finanziato dall’UE, ha condotto analisi strutturali su larga scala utilizzando strutture cristallografiche disponibili dalla banca dati Protein Data Bank (PPB). Questa analisi ha portato all’identificazione di residui di arginina conservati negli enzimi idrolitici NTP. In questo contesto, gli scienziati hanno scoperto residui di arginina conservati che hanno giocato un ruolo centrale nel meccanismo di reazione degli enzimi dUTPasi. Studiando dei tipi di enzimi presenti in natura e mutanti, mediante la determinazione della struttura a raggi X, esperimenti biochimici e modellizzazione computazionale, è stato rivelato il ruolo dell’arginina che entra in contatto con il fosfato gamma durante il meccanismo catalitico. Ciò è stato identificato per la prima volta nella funzione enzimatica pirofosfatasi. In generale, il consorzio ha studiato vari enzimi catalitici fosfati, tra cui dUTPasi e HIV trascrittasi inversa (RT). Gli studiosi hanno identificato un nuovo meccanismo di trasferimento dei protoni attraverso un’istidina conservata e hanno anche dimostrato che il legame di nuovi inibitori per queste tasche alternative potrebbe influenzare l’attività della RNasi H dell’HIV-RT, fondamentale per la replicazione virale. I risultati del progetto, a parte la comprensione del meccanismo di scissione del legame fosforo-ossigeno, vantano importanti implicazioni cliniche. Poiché l’idrolisi di fosfati è catalizzata dall’enzima HIV RT, la comprensione del meccanismo chimico alla base della sua funzione aiuterà a combattere il problema della resistenza emergente relativa alla terapia anti-retrovirale, per la progettazione di nuovi farmaci che hanno come bersaglio siti di legame alternativi.
Parole chiave
Enzima, idrolisi tramite esteri fosfati, PHOSPHOENZYMQMMM, dUTPasi, HIV RT
