Enzym -actionfilm viser, hvordan naturen laver penicilliner

Forskere, der er specialiserede i at studere atom-for-atom-koreografi af enzymer, har afsløret ny indsigt i funktionen af ​​isopenicillin N-syntase, et enzym, der er nødvendigt for at producere nogle af verdens mest kritiske antibiotika.

Forskerteamet fra Oxford University, Diamond Light Source og Berkeley Lab brugte en kombination af røntgenmetoder til at generere et action-storyboard, der viser, hvordan isopenicillin N-syntase ombygger et lineært forstadiemolekyle til et karakteristisk dobbeltringet molekyle. Dette to-ringede molekyle er den strukturelle startskabelon for en stor klasse af komplekse molekyler med antibiotiske egenskaber kendt som beta-lactamer.

"Penicillin er et af de første antibiotika, der blev opdaget og er stadig meget udbredt, men den biologiske proces, der er ansvarlig for dannelsen af ​​penicillin og beslægtede cephalosporin -antibiotika, er ikke fuldstændig forstået, "sagde Jan Kern, en videnskabsmand fra Berkeley Lab og en af ​​de nye forsknings hovedforfattere. "Vi brugte vores 'molekylær film' tilgang til at tage øjebliksbilleder af enzymet, mens det reagerer med dets substrat og molekylær ilt, og vi er nu i stand til bedre at forstå de første trin i denne ring-lukningsreaktion. "

Ifølge Kern, de nye detaljer vil hjælpe forskere med at ændre isopenicillin N -syntase for at syntetisere andre nye antibiotika og også have implikationer for at forstå reaktionsmekanismen for en større gruppe af beslægtede enzymer, herunder dem, der er involveret i DNA/RNA -reparation og det menneskelige vævs respons på lavt iltindhold.

Teamets tilgang kombinerer røntgenkrystallografiske og røntgenspektroskopiske data for at undersøge bevægelsen af ​​specifikke atomer på forskellige tidspunkter i en reaktion. I tilfælde af isopenicillin N -syntase, forskerne undersøgte, hvordan et jernatom i enzymets aktive sted interagerer med molekylært oxygen (O ₂ ) for at katalysere ringopbygningsreaktionen. Dataene blev indsamlet på Diamond Light Source, i Det Forenede Kongerige; Sub Angstrom Compact Light Source i Japan og Linac Coherent Light Source (LCLS) på SLAC National Accelerator Laboratory.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskab fremskridt .