Forskere afslører, hvordan enzymbevægelser katalyserer reaktioner

I et tidsløst røntgeneksperiment, forskere afslørede, ved atomopløsning og i realtid, den hidtil ukendte måde, at et mikrobielt enzym nedbryder organiske forbindelser.

Holdet, ledet af Mark Wilson ved University of Nebraska Lincoln (UNL) og Henry van den Bedem ved Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory (nu hos Atomwise Inc.), offentliggjorde deres resultater i sidste uge i Proceedings of the National Academy of Sciences . Hvad de lærte om dette enzym, hvis struktur ligner en, der er impliceret i neurodegenerative sygdomme som Parkinsons, kunne føre til en bedre forståelse af, hvordan antibiotika nedbrydes af mikrober og til udvikling af mere effektive lægemidler.

Tidligere, forskerne brugte SLACs Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) til at opnå enzymets struktur ved meget lave temperaturer ved hjælp af røntgenkrystallografi. I dette studie, Medhanjali Dasgupta, en UNL kandidatstuderende, der var undersøgelsens første forfatter, brugt Linac Coherent Light Source (LCLS), SLAC's røntgenlaser, at se enzymet og dets substrat i krystallen bevæge sig og ændre sig, mens det gennemgik en fuld katalytisk cyklus ved stuetemperatur.

Forskerne brugte speciel software, designet af van den Bedem, der er meget følsomme over for at identificere proteinbevægelser fra røntgenkrystallografidata for at fortolke resultaterne, afsløre aldrig før sete bevægelser, der spiller en nøglerolle i at katalysere komplekse reaktioner, såsom nedbrydning af antibiotika. Næste, forskerne håber at kunne bruge LCLS til at opnå stuetemperaturstrukturer af andre enzymer for at få et bedre overblik over, hvordan bevægelserne i dem hjælper med at bevæge sig langs reaktioner.