Ydre struktur kan påvirke enzymernes funktion

Et forskerhold fra Ruhr-Universität Bochum (RUB) og fra Sydafrika har analyseret to enzymer med identiske substratbindingslommer, som alligevel omdanner forskellige substrater. I processen, det viste sig, at ændringer i enzymoverfladen påvirker dets substratspecificitet ved at ændre, hvor tæt det er pakket inde. Disse resultater kan bane vejen for at manipulere enzymfunktionen. Forskerne offentliggjorde deres rapport i tidsskriftet Kommunikationsbiologi den 2. november 2018.

Forskerne fandt ud af, at planteenzymer, såkaldte nitrilaser, er meget ens. De var i stand til at udskifte deres komponenter stykke for stykke. "Vi har således fundet ud af, at blot ved at bytte en enkelt komponent på overfladen, vi kunne få et enzym til at omdanne substratet af et andet enzym, " forklarer lektor Dr. Markus Piotrowski fra Institut for Molekylær Genetik og Planters Fysiologi ved RUB.

Forskerne indsatte elektronmikroskopi for at analysere, hvorfor en ændring af overfladen kan påvirke substratbindingen indeni. De analyserede nitrilaser danner større helixer, der er store nok til at blive gjort synlige under et elektronmikroskop. "Vi kunne således se, at ændringer i overfladen resulterede i, at enzymmolekyler i helixen blev mere eller mindre tæt pakket, " siger Piotrowski. "Dette, på tur, forårsager formentlig, at substratbindingsstedet bliver komprimeret mere eller mindre tæt." I sin mere tæt komprimerede tilstand, bindingslommen er ikke længere tilgængelig for større substratmolekyler.

For forskere, nitrilaser udgør en model for udviklingen af ​​enzymer, men de er også indsat i den kemiske og farmaceutiske industri som biokatalysatorer. Til dato, eksperimenter, der sigter mod at modificere disse enzymer ved at ændre deres substratbindingssted, har for det meste været mislykkede. "Vores resultater har vist, at den kvartære struktur, nemlig antallet og arrangementet af individuelle enzymmolekyler, skal tages i betragtning, " siger Markus Piotrowski. Derfor, målrettede modifikationer af enzymfunktionen kan udføres uden at udføre nogen ændringer i selve enzymet, men blot ved at komprimere det til nitrilasespiraler med forskellige tætheder.