6 proteína dependiente, que potencialmente abre caminos para nuevos antibióticos y medicamentos para combatir enfermedades como la tuberculosis resistente a los medicamentos, la malaria y la diabetes.
Específicamente, el equipo utilizó la cristalografía de neutrones para estudiar la ubicación de los átomos de hidrógeno en la aspartato aminotransferasa, o AAT, una enzima vital para el metabolismo de ciertos aminoácidos.
"Visualizamos la primera estructura de neutrones de una vitamina B 6 enzima que pertenece a una gran familia de proteínas con cientos de miembros que existen en la naturaleza ", dijo Andrey Kovalevsky de ORNL, coautor principal del estudio, que se publicó en Comunicaciones de la naturaleza .
vitamina B 6 las proteínas dependientes son parte de un grupo diverso de enzimas que conducen más de cien reacciones químicas diferentes en las células. Las enzimas son de interés para los investigadores biomédicos y bioenergéticos, debido a su papel en el metabolismo de aminoácidos y otros nutrientes celulares..
"Estas enzimas son únicas en el sentido de que cada una realiza una reacción química específica con una precisión exquisita, al tiempo que suprime otras transformaciones químicas viables", dijo Kovalevsky. "No se comprende bien cómo logran esto, pero es de gran importancia para el diseño de fármacos"
La investigación previa del equipo predijo que los átomos de hidrógeno se mueven dentro y alrededor del sitio activo de la enzima, donde tiene lugar la reacción química, lo que indica que el posicionamiento de los átomos de hidrógeno controla el tipo de reacción. Conocer la ubicación precisa de los átomos de hidrógeno puede explicar por qué el comportamientode estas enzimas es tan específico, pero el hidrógeno es difícil de detectar con métodos estándar como la cristalografía de rayos X.
Para determinar directamente las posiciones de los átomos de hidrógeno dentro de AAT, el equipo dirigido por ORNL recurrió a técnicas de difracción de neutrones. Los investigadores expusieron delicados cristales de proteínas a neutrones usando la línea de luz IMAGINE en el Reactor de isótopos de alto flujo de ORNL y la línea de luz LADI-III en elInstitut Laue-Langevin en Grenoble, Francia.
Sorprendentemente, el equipo observó una reacción dentro de una biomolécula de proteína AAT mientras que otra biomolécula AAT no cambió, proporcionando una perspectiva de antes y después de la reacción química catalizada por enzimas.
"Los datos revelaron que en una de las estructuras biomoleculares de la enzima los enlaces covalentes se reorganizaron después de que ocurriera una reacción química en el sitio activo y, en otro, la reacción no había tenido lugar", dijo Kovalevsky. "Esencialmente, pudimosobtener dos estructuras en un cristal, lo cual nunca antes se había hecho para ninguna proteína usando neutrones ".
Con este conocimiento, el equipo realizará simulaciones moleculares para determinar el comportamiento específico de los átomos de hidrógeno al interactuar con la enzima. Los resultados podrían ser útiles para guiar el diseño futuro de nuevos medicamentos contra la tuberculosis, la malaria, la diabetes y los antibióticos resistentes a múltiples fármacosbacterias resistentes.
"Este estudio destaca cómo los neutrones son una sonda inigualable para identificar la ubicación de los átomos de hidrógeno en los sistemas biológicos, proporcionándonos un nivel de detalle estructural sin precedentes para esta importante enzima", dijo el científico de la línea de luz LADI-III Matthew Blakeley.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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