Ett steg närmare fungerande designade enzymer

Forskare världen över försöker att designa enzymer som fungerar lika effektivt som naturens egna, men ännu har ingen lyckats. I en ny studie, som publiceras i Nature Communications idag, presenterar Uppsalaforskare nya rön som ger en djupare förståelse av hur naturliga enzymer fungerar.

Enzymer är viktiga proteiner i alla naturliga processer, genom att sätta igång och snabba på kemiska reaktioner. Många sjukdomstillstånd beror på störningar i molekylära processer och skräddarsydda designade enzymer skulle därför innebära ett enormt genombrott inom bioteknik.

I den aktuella studien har forskarna för första gången visat hur man genom datorsimuleringar mycket exakt kan förutsäga hur kemiska reaktionshastigheter varierar med temperaturen. Det har hittills inte varit möjligt att datorsimulera komplexa reaktioner i vattenlösning och få noggrannhet vad gäller temperaturberoendet.

- Vi har nu visat att detta är möjligt och att man till och med får så exakta resultat att man kan skilja mellan olika möjliga reaktionsmekanismer, säger Johan Åqvist, professor i teoretisk kemi vid Uppsala universitet och huvudansvarig för studien som gjorts i samarbete med doktoranden Masoud Kazemi.

Den reaktion de använt vid simuleringen är en spontan skada som uppstår på DNA (deaminering av cytidin, vilket leder till felaktig basparning) och är ett av huvudproblemen för alla levande organismer. Skadan uppstår så pass ofta att speciella reparationsenzymer krävs för att överleva.

- Resultaten öppnar nu för en mycket djupare förståelse också av enzymers katalys, då det har blivit möjligt att kvantifiera de avgörande så kallade fentropieffekterna, som debatterats i snart 50 år, och har att göra med ordning och oordning i molekylära system.

För mer information, kontakta professor Johan Åqvist, 070-425 04 04, eller johan.aqvist@icm.uu.se