Las fluctuaciones infinitesimales que ocurren en escalas de tiempo de milisegundos e incluso nanosegundos dentro de la estructura tridimensional de las enzimas pueden ser una de las claves para explicar la función de las proteínas. El equipo del profesor Nicolas Doucet en INRS ha demostrado que incluso cuando ciertos aminoácidos sonlejos del sitio activo de una enzima, un cambio en su flexibilidad y las fluctuaciones atómicas pueden afectar significativamente la actividad de la enzima. Este fenómeno, que ha sido subestimado hasta ahora, podría explicar ciertas fallas en la ingeniería de proteínas y ayudar a mejorar la forma en que se diseñan las enzimas funcionales sintéticas.
Las enzimas son nanomáquinas que son excepcionalmente eficientes para catalizar una reacción química. Desempeñan un papel en todos los mecanismos celulares. Como todas las proteínas, están formadas por cadenas de aminoácidos que se pliegan y ensamblan en una estructura 3D muy precisa. Algunas enzimas, como la ribonucleasa A, son tan eficientes que catalizan la transformación de moléculas químicas miles de veces por segundo.
En este estudio, Donald Gagné, investigador del laboratorio del profesor Doucet con un doctorado en biología de INRS, analizó el impacto de eliminar un grupo metilo ubicado cerca de un bucle distante del sitio de reacción de la ribonucleasa A, un cambio muy leve quepresumiblemente no tendría ningún efecto. La mutación no perturba la estructura 3D de la enzima. Sin embargo, resultó en una reducción de cuatro veces en la afinidad de la ribonucleasa A por los nucleótidos moléculas a las que debe unirse para llevar a cabo su función. ¿Cómo es esto posible?
Utilizando técnicas de cristalografía y resonancia magnética nuclear para examinar la enzima en resolución atómica, Donald Gagné comparó la ribonucleasa A normal con la enzima mutada. Observó que cuando se modifica la ribonucleasa A, los nucleótidos no se posicionan correctamente y tienen más dificultad para unirseParece que este reposicionamiento se debe a un aumento en las fluctuaciones enzimáticas causadas por la eliminación de este grupo metilo distante, que podemos imaginar como la creación de vibraciones que se propagan a través de la estructura enzimática hasta el sitio de catálisis.
Esta demostración de la importancia de la dinámica enzimática podría cambiar nuestra comprensión de los mecanismos de las proteínas y las enzimas. Si bien sigue siendo un desafío medir las fluctuaciones a esta escala atómica, los investigadores han estudiado la estructura tridimensional de las proteínas para comprender cómo funcionan.Ante la asombrosa complejidad de este fenómeno, ahora sabemos que las proteínas están cada vez más reguladas por la danza sutil de sus átomos.
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Materiales proporcionado por Institut national de la recherche scientifique - INRS . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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