La enzima adenilato quinasa es crucial para administrar el presupuesto energético de las células, acelerando el proceso bioquímico mediante el cual la energía se almacena o libera. La enzima cambia continuamente entre estados abiertos y cerrados. En su forma cerrada, la adenilato quinasa es particularmente activa bioquímicamente y, por lo tanto,capaz de acelerar la reacción química de las moléculas "acopladas" que ha encerrado como una almeja. Estos se llaman ligandos. Investigadores de las universidades de Konstanz Alemania y Umea Suecia han logrado generar un modelo estructural de la fabricación atómica.arriba de la enzima en su estado cerrado, incluido un ligando incrustado.
Utilizando la espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN y la cristalografía de rayos X, se obtuvo información estructural sobre la enzima en su estado cerrado, información, es decir, sobre el momento preciso en que la enzima es bioquímicamente particularmente activa. Un truco particular fuenecesario para facilitar el análisis estructural del estado cerrado de la enzima en primer lugar. Los hallazgos de la investigación, que proporcionan información importante sobre los mecanismos bioquímicos que rigen los presupuestos de energía de las células, fueron publicados en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS .
La enzima adenilato quinasa se abre y se cierra como una almeja: se abre para recibir un ligando y se cierra para "procesarla" bioquímicamente. Luego, se abre una vez más para liberarla y admitir el siguiente ligando. Esto sucede 340 veces porsegundo: demasiado rápido para mapear las etapas individuales del proceso mediante análisis estructural. Para los biólogos estructurales, obtener información sobre el estado cerrado de la enzima en el punto preciso del proceso donde los picos de actividad bioquímica es de gran valor. Profesor Michael Kovermann, profesor junior de espectroscopía de resonancia magnética en la Universidad de Konstanz, encontró una manera de hacer esto posible: introdujo un enlace disulfuro como un "hilo químico" para forzar a la enzima a tomar su forma cerrada y atraparlaeste estado. La enzima permanece exactamente en esta posición, lo que permite a los investigadores analizarla mediante espectroscopía de RMN y cristalografía de rayos X. Kovermann pudo por primera vez generar imágenes deel momento preciso en que la enzima procesa el ligando bioquímicamente.
Dos años antes, ya había logrado tomar imágenes estructurales de la enzima en su estado abierto y con el ligando ya en su lugar. "Lo bueno de esto es que, ahora, podemos obtener imágenes de ambos estados liminales y hacerlos datos estructurales disponibles públicamente ", dice Kovermann.
Su truco de atrapar la enzima en su estado cerrado ahora se puede utilizar en investigaciones adicionales. El estado de la enzima se puede controlar uniendo o eliminando el enlace disulfuro. Los análisis de Kovermann ya habían demostrado que la afinidad de la enzima por la reacción: elatracción química entre la enzima y su ligando: aumenta muchas veces en su estado cerrado, mientras que su rotación productiva disminuye a la misma velocidad. En otras palabras: la actividad química entre el ligando y la enzima es particularmente alta durante el estado cerrado. Pero la rotación disminuyeporque el ligando no puede escapar de la "cubierta" cerrada, lo que significa menos ligandos en total pasan a través de la enzima.
Kovermann también pudo demostrar que la dinámica estructural de la adenilato quinasa depende en gran medida de la interacción entre la enzima y el ligando, es decir, la presencia o ausencia de un ligando. Para ello, comparó el estado cerrado de la enzima para ambas variaciones, con y sinun ligando atrapado. Si no hay ligando, la dinámica de la enzima cerrada permanece sin cambios en comparación con su estado abierto. Sin embargo, una vez que un ligando está presente, se pueden observar cambios marcados. "Este comportamiento es contra-intuitivo, no es lo que uno esperaría.esperar ", explica Michael Kovermann." Es solo gracias a la espectroscopía de RMN que pudimos documentar este sorprendente resultado ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Constanza . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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