Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden araştırmacılar, reaksiyonları katalize etmeye yardımcı olurken enzimler gibi karmaşık moleküler makinelerin farklı kısımlarının nasıl hareket ettiğini gösteren nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi kullanarak yeni bir yapı belirleme yöntemi geliştirdiler. Araştırma şurada yayınlandı Amerikan Kimya Derneği Dergisi.
Mayadaki bir enzime odaklanarak, atomik ölçek hareketlerindeki kontrastların işlevlerini nasıl etkilediğini gösterirler. Yöntem, biyomoleküllerin çalıştığı mekanizmalara ve bunların hastalıklarla nasıl ilişkili olduklarını görülmemiş erişim vaat ediyor.
Enzimler, insanlar da dahil olmak üzere tüm biyolojik organizmaların işlevi için vazgeçilmezdir. X-ışını veya kriyo-elektron mikroskopisi kullanılarak yakalanan anlık görüntüler karmaşık moleküler yapılarını ortaya çıkarırken, işteyken sürekli bir hareket bulanıklığıdır.
Atomik ölçekli yapıları sürekli değişiyor, diğer biyomolekülleri yakalıyor ve özenle koreografiye tabi bir sekansta tepki vermelerine yardımcı oluyor. Açıkça önemli olsa da, nanometre ölçeğinde bu hızlı hareketlerin yakalanması zordur.
Farklı yaklaşımların bir kombinasyonunu entegre ederek, Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden Doçent Teppei Ikeya liderliğindeki araştırmacılar, başarıyla doğru bir şekilde yakaladı. “topluluk yapısı” reaksiyonlu bir enzimin. Esasen, topluluk yapısı, bir makromolekülün alabileceği tüm durumların toplanmasıdır ve her birini almanın ne kadar olasıdır.
Ekip, mayada çeşitli hücre içi olayları düzenleyen bir protein olan ubiquitin’i geri dönüştürmesine yardımcı olan bir enzim olan maya ubikitin hidrolaz 1 (Yuh1) ile yöntemlerini gösterdi.
Yuh1, insanlarda Parkinson ve Alzheimer hastalıklarında rol oynadığı bilinen ubikitin C-terminal hidrolaz (UCHL1) adı verilen bir analoga sahiptir. NMR spektroskopisi kullanarak çoklu analitik yöntemleri entegre ederek, milisaniye zaman ölçeğinde dinamikler için Yuh1 için bir topluluk haritası oluşturabildiler.
Proteinlerin bağlı olduğu aktif kısmın yakınındaki enzimin iki bölümünün çarpıcı derecede büyük hareketler gösterdiğini keşfettiler, “çapraz döngü” Yapı ve N terminali, enzimin protein yakalama yapısının bir ucu.
N-terminalinin, nihayetinde bir hedef proteini gibi bir hedef proteini yakalamadan önce bir dizi durumdan geçerek, döngü içine girip çıktığı bulundu. “geçit kapağı,” yerinde tutmak. Bu yeni mekanizma, eksik olan mutant versiyonların “kapak kapakları” aynı enzimatik aktiviteyi gösteremedi.
Ekibin bulguları, enzimlerin dinamik doğasının nasıl işlediklerinde önemli bir rol oynadığını ortaya koyuyor.
Yöntem, doğal çevrelerindeki çok çeşitli biyolojik yapılara uygulanabilir, bu da bilim adamlarının altta yatan mekanizmalara ve potansiyel patolojilere erişmeleri için yeni bir yaklaşım vaat eder.
