"Мы подошли на один шаг ближе к общему пониманию того, как функционируют ферменты. Это жизненно важно для будущих разработок новых ферментов в биотехнологических приложениях, — говорит Магнус Вольф-Ватц, доцент кафедры химии Университета Умео.
Биологическая жизнь зависит от большого количества клеточных химических реакций, которые часто очень медленны и могут занять месяцы или годы. Чтобы химические и биологические масштабы времени совпадали, химические реакции в клетках ускоряются за счет использования ферментов в качестве эффективных биокатализаторов.
За последнее десятилетие исследований стало ясно, что ферментные структуры, которые существуют лишь кратковременно и временно, могут быть совершенно необходимы для каталитической функции. Пока не удалось детально изучить эти состояния из-за того простого факта, что они невидимы для традиционных спектроскопических методов.
Теперь исследователям химического факультета Университета Умео в Швеции удалось зафиксировать переходное состояние, лежащее в основе функции важного фермента аденилаткиназы. Кратковременное состояние можно было улучшить, заменив две аминокислоты в ферменте на реактивную аминокислоту цистеин.
"Это первый случай, когда кому-либо удалось непосредственно изучить переходное состояние фермента, используя спектроскопические и количественные методы. С помощью наших методов мы смогли подробно описать как структуру, так и функцию фермента в конкретной переходной фазе », — говорит Магнус Вольф-Ватц, который руководил исследованием вместе с постдоком Майклом Коверманном, который в настоящее время придерживается руководство группы в Констанцском университете в Германии.
Результаты показали, что функция одного фермента полностью зависит от присущей ему динамики, и без динамики фермент будет бесполезен. Более того, оказалось, что переходное состояние связывает его молекулы субстрата намного сильнее, чем природные белки.
Результаты дали нам дополнительные сведения о том, как ферменты могут ускорять реакции с такой невероятной специфичностью и эффективностью. В то же время разработанный нами метод может быть полезен при исследовании других ферментов."
Команда ЯМР Магнуса Вольфа Ватца сотрудничала с рентгеновскими кристаллографами Уве Х. Зауэр и Элизабет Зауэр-Эрикссон об исследовании.
«У нас было долгое и очень продуктивное сотрудничество.
Это хороший пример того, насколько важна атмосфера сотрудничества, существующая в университете Умео, и как мы должны лелеять и развивать ее в будущем », — говорит Магнус Вольф-Ватц.