Wpływ wody na działanie enzymów

Źródło: RUB, Havenith/Nibali

Enzymy są makrocząsteczkami katalizującymi większość reakcji chemicznych zachodzących w żywych organizmach. Enzymologia jako dział nauki skupia się głównie na samych enzymach, podczas gdy rola wody, pośredniczącej w zachodzących procesach enzymatycznych jest spychana na boczny tor.

Naukowcy pod kierownictwem Martina Havenith  (Uniwersytet w Bochun) i Irit Sagi (Instytut Nauki Weizmanna w Izraelu) zrewidowali klasyczną teorię stacjonarnych stanów enzymatycznych poprzez analizę wodnych kompleksów białkowych. Analiza ta została przeprowadzona z zastosowaniem spektroskopii terahercowej i promieniowania rentgenowskiego  w połączeniu z symulacją dynamiki molekularnej cząsteczek.

Powszechnie wiadomo, że woda ma ogromne znaczenie w złożonych procesach biologicznych, jednak ze względów technicznych sama dynamika zmian wody zachodząca w trakcie tych procesów nie była dotąd poznana. Dzięki połączeniu kilku zaawansowanych technik pomiarowych badacze z Niemiec i Izraela określili zmiany ruchów wody podczas reakcji enzymatycznych. Analizowaną reakcją była reakcja zachodząca z udziałem metaloproteinazy. Na podstawie uzyskanych wyników naukowcy doszli do wniosku, że ruchy wody nie podlegają klasycznej teorii enzymatycznej, ale generują długotrwałe ruchy kompleksów białko‑woda. Ruchy wody są dostosowywane do rodzaju substratów biorących udział w reakcji, tworząc unikalną architekturę cząsteczkową dla każdego powstającego kompleksu.

Opublikowane w Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) wyniki badań rewolucjonizują dotychczasowe podejście do mechanizmów reakcji enzymatycznych włączając długotrwałe kompleksy białko‑woda do modelu katalizy funkcjonalnej.

(pj)