Forskere forstår endelig enzymernes arbejdsuge

Enzymer bruges meget i vores hverdag. Som små soldater, enzymer i vaskepulver arbejder for at fjerne fedtpletter fra tøj, ligesom de bruges til at omdanne halm til bioethanol eller fungere som miniaturefarmaceutiske fabrikker.

Nu, forskere fra Københavns Universitets Kemiske Institut har opdaget en måde at overvåge enzymarbejdsgange. Deres resultater er netop blevet offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

"Vi har aldrig været i stand til at se, hvad enzymer gør, mens de virker. Det er det samme som, ikke bare at kunne se nogen gå til og fra arbejde, men at have evnen til at se, hvad de laver, mens de er på arbejde, og se, hvor effektivt deres arbejde er, "ifølge Søren Schmidt-Rasmussen Bohr, hvis doktorafhandling er baseret på forskningen.

Han forklarer, at det at kunne overvåge enzymer og kortlægge deres arbejdsuge gør det muligt at målrette enzymernes aminosyresammensætning, som direkte styrer deres funktion.

Målrettet enzymudvikling er et stort forskningsområde

Enzymdesign er et forskningsområde, der har tiltrukket enorm international interesse. Så meget, at sidste års Nobelpris i kemi blev uddelt for målrettet optimering af enzymer.

Med en forståelse af, hvordan forskellige aminosyrer i enzymer virker, man kan begynde at tilpasse enzymer og gøre dem langt mere effektive. Et par af de mere tydelige eksempler inkluderer design af enzymer, der mere effektivt omdanner halm til biobrændstoffer, samt design, der reducerer koncentrationen af ​​enzymer i vaskepulver, hvor et par effektive rester bliver hårde nok til at få arbejdet udført.

"Afhængig af enzymet, det kan være en fordel at enten forlænge den tid, de arbejder, eller gøre dem mere effektive, mens de er på arbejde. Dette vil gøre mange industrielle processer både billigere og grønnere, "ifølge lektor Nikos Hatzakis, hvem leder forskningen.

Lavere medicinomkostninger, grønnere kemi

Det, Schmidt-Rasmussen Bohr håber mest på, er, at den nye tilgang kan være et skridt i retning af at skabe mere effektive enzymer til fremstilling af lægemidler, der tjener til at reducere lægemiddelindustriens giftige fodaftryk. Mere effektive enzymer vil resultere i færre affaldsprodukter og fremstilling ved lavere temperaturer, hvilket vil reducere CO ₂ emissioner.

"Med bedre enzymer, man kan forenkle de kemiske processer, der er nødvendige for at fremstille lægemidler, hvilket i sidste ende vil føre til en reduktion i lægemiddelomkostningerne, " hævder Schmidt-Rasmussen Bohr.

Metoden observerer enzymplacering

Forskerne har kombineret en metode kendt som "Single Particle Tracking, "hvorved enzymernes position og hastighed observeres, med avanceret databehandling, der kan forudsige, hvor længe enzymer er på arbejde og på pause. I praksis, avanceret fluorescensmikroskopi bruges til at zoome ind på nanoskalaen og observere individuelle enzymers bevægelser. Derefter, statistiske modeller bruges til at bestemme, hvad enzymerne rent faktisk er i gang med, når de bevæger sig over og interagerer med fedtstoffer.

Indtil nu, mest målrettede enzymudvikling er blevet opnået ved tilfældigt at udskifte nogle aminosyrer med andre, hvilket har gjort det ganske kompliceret at producere de bedst mulige enzymer til et givet formål.