Suche
Mein Konto
Revolutionaire onderzoeken: nu enzymen controleren met licht!
Wetenschappers van de Universiteit van Regensburg presenteren een innovatief onderzoek naar enzymatische katalyse en de toepassing ervan in de industrie.
Revolutionaire onderzoeken: nu enzymen controleren met licht!
Wetenschapper van de Universiteit van Regensburg hebben een baanbrekend onderzoek gepubliceerd over de precieze spatiotemporele controle van biochemische transformaties. Dit onderzoek belicht de rol van enzymen als biokatalysatoren die cellulaire reacties versnellen en substraten in producten omzetten.
Enzymen die uit aminozuren bestaan, vertonen een structuurafhankelijke functionaliteit die wordt bepaald door de respectieve volgorde van aminozuren. Het actieve centrum van een enzym is bijzonder cruciaal, omdat het zowel substraatbinding als katalyse mogelijk maakt. Interessant is dat substraten in twee enantiomere vormen kunnen voorkomen, waarbij enzymen doorgaans enantioselectiviteit vertonen.
Innovatieve modificatie door middel van eiwitengineering
Centraal in het onderzoek staat dat enzymen geschikt zijn voor industriële en medische toepassingen, maar vaak gerichte aanpassingen behoeven. Dit is waar eiwittechnologie een rol speelt, waardoor de uitwisseling van aminozuren mogelijk is om de enzymactiviteit te optimaliseren. De nieuwste technieken op dit gebied maken het gebruik van onnatuurlijke aminozuren (UAS) in cellen mogelijk. Deze lichtgevoelige UAS kunnen strategisch worden opgenomen in de actieve plaatsen van enzymen om hun activiteit te controleren.
In de studie wordt specifiek gekeken naar het enzym fosfotriesterase (PTE), dat in staat is toxische substraten om te zetten in niet-giftige producten. Door UV-bestraling van een enzym gemodificeerd met een lichtgevoelig aminozuur kon de enantioselectiviteit worden veranderd, waardoor het mogelijk werd een ander enantiomeer te binden en om te zetten.
Laatste onderzoeksresultaten en hun effecten
De resultaten zijn gebaseerd op een bioinformatische analyse van de ruimtelijke structuur van de PTE en de overeenkomstige veranderingen in de actieve site. Dit onderzoek opent nieuwe kansen voor de farmaceutisch-chemische industrie. Deze studie werd uitgevoerd in nauwe samenwerking tussen prof. Reinhard Sterner, prof. Till Rudack van de Universiteit van Regensburg en prof. Frank Raushel van de Texas A&M University. De originele publicatie werd gepubliceerd in het tijdschrift JACS Au onder de titel “Photo-Controlling the Enantioselectivity of a Phosphotriesterase via Incorporation of a Light-Responsive Unnatural Amino Acid”.
Tegelijkertijd ontwikkelt zich een team van onderzoekers Jülich Onderzoekscentrum nieuwe methoden gebaseerd op bestaande deep learning-algoritmen. Deze zijn gericht op het verbeteren van de voorspelling bij enzymengineering en functionele classificatie van enzymen. De groep onderhoudt het TopEC-project, een verbeterd raamwerk voor de functionele classificatie van enzymen, gebaseerd op de TopEnzyme-database.
De focus van dit onderzoek ligt op het gebruik van 3D-grafische convolutionele neurale netwerken om substitutie-effecten op enzymactiviteit en stabiliteit nauwkeurig te voorspellen. De implementatie van structurele en sequentiegebaseerde kenmerken binnen deze netwerken heeft tot doel de stabiliteit van eiwitten te vergroten en de functionele classificatie van enzymen te verbeteren.
De opwindende synergie tussen biochemische theorie en moderne technologieën belooft niet alleen vooruitgang in fundamenteel onderzoek, maar zou ook verreikende implicaties kunnen hebben voor industriële toepassingen in enzymonderzoek.