Revolutsioonilised uuringud: kontrollige nüüd ensüüme valgusega!

Revolutsioonilised uuringud: kontrollige nüüd ensüüme valgusega!

Teadlane Regensburgi ülikool on avaldanud murrangulise uuringu biokeemiliste transformatsioonide täpse ruumilise ja ajalise kontrolli kohta. See uuring valgustab ensüümide rolli biokatalüsaatoritena, mis kiirendavad rakulisi reaktsioone ja muudavad substraadid toodeteks.

Aminohapetest koosnevad ensüümid näitavad struktuurist sõltuvat funktsionaalsust, mille määrab vastav aminohapete järjestus. Ensüümi aktiivne kese on eriti oluline, kuna see võimaldab nii substraadi sidumist kui ka katalüüsi. Huvitaval kombel võivad substraadid eksisteerida kahes enantiomeerses vormis, kusjuures ensüümidel on tavaliselt enantioselektiivsus.

Uuenduslik modifikatsioon valgutehnoloogia abil

Uuringu keskne punkt on see, et ensüümid sobivad tööstuslikeks ja meditsiinilisteks rakendusteks, kuid nõuavad sageli sihipäraseid muudatusi. Siin tuleb mängu valgutehnoloogia, mis võimaldab aminohapete vahetust ensüümi aktiivsuse optimeerimiseks. Selle valdkonna uusimad tehnikad võimaldavad rakkudes kasutada ebaloomulikke aminohappeid (UAS). Need valgustundlikud UAS-id saab strateegiliselt integreerida ensüümide aktiivsetesse kohtadesse, et kontrollida nende aktiivsust.

Uuringus uuritakse konkreetselt ensüümi fosfotriesteraasi (PTE), mis on võimeline muutma toksilisi substraate mittetoksilisteks toodeteks. Valgustundliku aminohappega modifitseeritud ensüümi UV-kiirgusega sai muuta enantioselektiivsust, mis võimaldas siduda ja muundada teistsugust enantiomeeri.

Viimased uurimistulemused ja nende mõju

Tulemused põhinevad PTE ruumilise struktuuri bioinformaatilisel analüüsil ja vastavatel muutustel aktiivses kohas. See uurimus avab farmaatsia-keemiatööstusele uusi võimalusi. See uuring viidi läbi tihedas koostöös prof Reinhard Sterneri, prof Till Rudacki Regensburgi ülikoolist ja prof Frank Rausheli vahel Texase A&M ülikoolist. Algne väljaanne avaldati ajakirjas JACS Au pealkirja all "Photo-Controlling the Enantioselectivity of a Phosphotriesterase via Incorporation of a Light-Responsive Unnatural Amino Acid".

Samal ajal areneb teadlaste meeskond Jülichi uurimiskeskus uued meetodid, mis põhinevad olemasolevatel süvaõppe algoritmidel. Nende eesmärk on parandada ensüümide konstrueerimise ja ensüümide funktsionaalse klassifikatsiooni prognoosimist. Rühm haldab TopEC projekti, täiustatud ensüümide funktsionaalse klassifikatsiooni raamistikku, mis põhineb TopEnzyme'i andmebaasil.

Selle uurimistöö keskmes on 3D-graafiku konvolutsiooniliste närvivõrkude kasutamine, et täpselt ennustada asendusmõjusid ensüümi aktiivsusele ja stabiilsusele. Nendes võrkudes struktuursete ja järjestuspõhiste funktsioonide rakendamise eesmärk on suurendada valkude stabiilsust ja parandada ensüümide funktsionaalset klassifikatsiooni.

Põnev sünergia biokeemilise teooria ja kaasaegsete tehnoloogiate vahel ei luba mitte ainult edusamme alusuuringutes, vaid sellel võib olla ka kaugeleulatuv mõju ensüümiuuringute tööstuslikele rakendustele.