Connect with us

Znanost

Biokemija

„Promiskuitetni“ enzimi prevladavaju u metabolizmu


Otvorite fakultetski udžbenik biokemije i naučit ćete da su enzimi vrlo učinkoviti i specifični u kataliziranju pojedinih kemijskih reakcija u živim organizmima te da su do ovog stanja evoluirali krenuvši od svojih “traljavih” i “promiskuitetnih” predaka kako bi se omogućilo stanicama da rastu što učinkovitije. Ova se temeljna paradigma osporava u novoj studiji istraživača na američkom Sveučilištu u Kaliforniji u San Diegu, koji su u časopisu Science izvijestili o onome što su neki enzimolozi sumnjali godinama: mnogi enzimi još su uvijek prilično traljavi i promiskuitetni te kataliziraju po više kemijskih reakcija u živim stanicama, iz razloga koji se ranije nisu dobro razumjeli.

U ovoj studiji, istraživački tim na čelu s Bernhardom Palssonom, profesorom bioinženjeringa na Sveučilištu u Kaliforniji u San Diegu, okupio je rezultate desetljeća rada na proučavanju ponašanja pojedinih enzima kako bi izradili model genoma metabolizma E. coli , pri čemu su izvijestili da barem 37% njenih enzima katalizira više metaboličkih reakcija koje se javljaju u aktivno rastućoj stanici.

“Bili smo u mogućnosti povezati sve enzime zajedno u jedan divovski model, što nam je dalo cjelovit pogled na ono što potiče evoluciju enzima i utvrdili smo da to nije baš ono što smo dosad mislili da jest”, rekao je Palsson.
Kad se organizmi razvijaju, to su zapravo geni ili proteini koji se mijenjaju. Stoga se evolucija gena i proteina tradicionalno proučavala kod jednog gena u promatranom vremenu. Međutim, u ovom su radu Palsson i njegovi kolege uveli važnu promjenu paradigme pokazujući da evolucija pojedinih proteina i enzima utječe na funkciju svih ostalih enzima u organizmu, te da svi oni zajedno rade kako bi podržali stopu rasta stanice.

Korištenjem modela metabolizma cijele stanice istraživački je tim utvrdio – što je enzim bitniji za rast stanice, to učinkovitiji treba biti. Istovremeno, enzimi koji samo malo pridonose rastu stanice mogu ostati “traljavi“. Studija je pokazala tri glavna razloga zašto su se neki enzimi razvili da budu tako učinkoviti, a drugi ne:

• Enzimi koje organizam intenzivnije koristi trebaju biti učinkovitiji kako bi se izbjeglo stvaranje otpada. Da bi se povećala učinkovitost, oni evoluiraju kako bi mogli katalizirati jednu specifičnu metaboličku reakciju.

• Kada su enzimi odgovorni za kataliziranje reakcije koje su potrebne za rast stanica i opstanak, oni su specifični svojim izbjegavanjem interferencije s molekulama koje nisu potrebne za rast stanica i opstanak.

• Budući da se organizmi moraju prilagoditi dinamičnim i bučnim okruženjima, ponekad moraju imati pažljivu kontrolu nad određenim enzimskih aktivnostima kako bi se izbjeglo rasipanje energije i pripremilo za očekivane promjene nutrijenata. Razvijanje veće specifičnosti čini te enzime lakšima za kontroliranje.

“Naša studija je pokazala i da se funkcije promiskuitetnih enzima još uvijek koriste u rastu stanica, a da traljavost tih enzima nije štetna za rast. Oni su puno manje osjetljivi na promjene u okruženju i nisu toliko nužni za učinkovit rast stanica”, rekao je Nathan Lewis, koji je u ožujku ove godine doktorirao u području bioinženjeringa na Sveučilištu u Kaliforniji u San Diegu, a sada je postdoktorski suradnik na Harvard Medical School.

Ova studija predstavlja trijumf i u novom području biologije sustava, koje iskorištava snagu super računala i ogromnu količinu dostupnih podataka iz prirodnih znanosti za simulaciju aktivnosti kao što su stope reakcija koje razgrađuju hranjive tvari da bi dobili energiju i nove stanične dijelove. “Ova studija baca svjetlo na ogroman broj promiskuitetnih enzima u živim organizmima i mijenja paradigmu istraživanja u biokemiji prema holističkoj razini”, rekao je Lewis. “Spoznaje koje se nalaze u našem radu jasno pokazuju i da se detaljno znanje o pojedinim proteinima može dobiti korištenjem velikih modela.” Ovaj koncept će dati kako neposredne tako i izvedene rezultate.

“Rezultati našeg tima mogu poslužiti drugim istraživačkim projektima za koje se zahtijeva dalje istraživanje dosad previđenih promiskuitetnih aktivnosti enzima”, rekao je Hojung Nam, postdoktorski istraživač u Palssonovom laboratoriju. “Osim testiranja i karakterizacije više enzima za potencijalnu promiskuitetnu aktivnost, enzimska promiskuitetnost može imati dalekosežne utjecaje dok znanstvenici pokušavaju shvatiti kako neočekivane promiskuitetne aktivnosti enzima pridonose bolestima poput leukemije i tumora mozga”, rekao je Nam.


Kao magistar informacijske znanosti, iz profesionalnih razloga posebno prati razvoj kako gospodarskih i znanstvenih prilika u zemlji i svijetu, tako i općih kulturnih i drugih događanja poput razvoja tehnologije i njezinog utjecaja na društvo.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Biokemija

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh