Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Исследователи из Университета штата Северная Каролина и Техасского университета в Остине смогли выявить активный центр фермента Fe/2OG, чтобы точнее изучить его способность связываться с различными субстратами. При этом они обнаружили, что вместо присоединения кислорода ферменты Fe/2OG используют катионы (высокореактивные частицы) для управления десатурацией во время катализа.
Семейство ферментов Fe/2OG широко распространено в природе - они встречаются во всем, от бактерий до растений и животных. Таким образом, эти ферменты могут быть использованы в качестве более экологичной и эффективной платформы для синтеза новых молекул, таких как винилизонитрилы, обладающих антибиотическими свойствами. Однако пути, по которым ферменты Fe/2OG создают эти молекулы, вплоть до настоящего времени были плохо изучены.
«Главная цель заключалась в том, чтобы понять, как ферменты в этом семействе создают определенные молекулы, чтобы мы потенциально могли использовать естественный процесс, который современная химия не может воспроизвести», - отметил Вей-чен Чанг, доцент кафедры химии в Университете штата Северная Каролина и один из соавторов исследования.
Сосредоточив внимание на том, как фермент связывается с конкретным субстратом, ученые теперь могут определить, какие другие субстраты могут быть использованы ферментом, что является более эффективным способом определения потенциальных реакций и продуктов, чем экспериментирование.
Исследовательская группа сосредоточилась на двух ферментах Fe/2OG - именуемых PvcB и PlsnB - и сравнила их структуру и продукты, которые они производили. Они определили центры связывания на обоих ферментах, но когда дело дошло до изучения того, как фермент выполняет свои преобразования, они сделали удивительное открытие.
Обычно ферменты Fe/2OG катализируют или создают новый продукт следующим образом: фермент связывается с субстратом, один атом кислорода из молекулярного кислорода (O2) вводится в субстрат, и присоединение кислорода запускает реакцию. Этот процесс называется гидроксилированием. «Но для этих ферментов трансформация или реакция управляется не гидроксилированием, а реактивным катионом, который запускает последующую десатурацию, когда вводятся новые связи», - пояснил Чанг.
Два изученных фермента Fe/2OG (PIsnB и PvcB) использовали принципиально различную десатурацию для создания разных продуктов из одного и того же субстрата.
«Теперь, когда мы знаем, как эти ферменты катализируют превращения, и нашли места связывания, у нас есть основа для определения того, что они могут делать с точки зрения реакций. Мы также можем порекомендовать и спрогнозировать лучшие субстраты для получения ценных целевых продуктов», - заключил Чанг.