„GPS" lokalizujący molekuły

Badacze z Uniwersytetu Bonn pracują nad nową metodą analizy struktury enzymów, która przypomina działanie systemu GPS (Global Positioning System), który służy do lokalizacji ludzi i poruszających się obiektów. W przypadku opisywanych analiz chemicznych obserwacji podlegały jony metali obecne w enzymach. Jony te odgrywają ważną rolę metabolizmie i syntezie biologicznych cząsteczek.

W centrach aktywnych enzymów znajduje się często jeden lub więcej jonów metali. Substancje ulegające reakcji pod wpływem enzymów przyłączają się lub trafiają w pobliże tych jonów, które powodują rozpad lub zmianę w jednym, lub wielu wiązaniach reagentów. Takie przemiany chemiczne zachodzą podczas np. trawienia, gdzie złożone substancje odżywcze są rozbijane na mniejsze cząsteczki, które mogą być wchłonięte przez organizm.

Poznanie funkcjonowania enzymów wymaga precyzyjnego określenia ich struktury. Grupa naukowców pod przewodnictwem prof. Schiemanna do analizy struktury enzymów zaprzęgnęła metodę, której idea przypomina podstawy działania systemu GPS. Podobnie jak z ruchu ulicznego w dużym mieście trudno jest wyłowić pojedynczy samochód, tak trudno pośród skręconej, pofałdowanej struktury enzymów dostrzec ukrywające się jony metali. Jednakże pozycję takiego samochodu można określić za pomocą GPS, dzięki temu, że w takim aucie znajduje się odbiornik sygnału GPS i, gdy transmitowane sygnały z kilku satelitów przecinają się w jednym miejscu, znamy współrzędne obiektu.

W przypadku metody opracowanej w Bonn jako „satelitów" użyto znaczników spinowych, czyli małych organicznych cząsteczek posiadających niesparowany elektron i mimo tego stabilnych. Naukowcy rozmieścili 6 takich znaczników w enzymie o nazwie azuryna – niebieskim białku z centralnym jonem miedzi. Za pomocą oprogramowania komputerowego naukowcy określili „orbity" znaczników pośród zwojów enzymu. Następnie określili odległość pomiędzy „satelitami" a jonem metalu, używając metody spektroskopowej o nazwie PELDOR, która działa jak molekularna linijka. W opinii autorów metody może ona być zastosowana do analizy struktury innych enzymów.

(pj)