"Live" müşahidə su fermentlər fəal oyunçu

UlVCLUZvcnNjaGVyIGJlcmljaHRlbiBpbiBOYXR1cmUgU3RydWN0dXJhbCAmIE1vbGVjdWxhciBCaW9sb2d5IFdhc3NlciB3aXJrdCBhbHMg4oCeS2xlYmVy4oCcIGluIGJpb2xvZ2lzY2hlbiBFbnp5bS1TdWJzdHJhdC1WZXJiaW5kdW5nZW4=

Dərmanlarda olduğu kimi bioloji cəhətdən aktiv olan ferment-substrat birləşmələrində su əvvəllər düşünüləndən daha çox həlledici rol oynayır. Ətrafdakı su, bir ferment üçün lazımlı yerdə bir substrat tutmaq üçün bir "yapışqan" kimi davranır. Bunun üçün suyun dinamikası yavaşlayır. RUB ətrafında olan alimlər Prof. Dr. Martina Havenith (fiziki kimya), Prof. Dr. İsrailin Weizmann İnstitutundan İrit Sagi, su dinamikasının yavaşlamasını ilk dəfə “canlı” olaraq müşahidə edə və sübut edə bilər. Tədqiqatçılar nəticələrini "Təbiətin strukturu və molekulyar biologiya" bölməsində təqdim edirlər.

Solvent hansı rol oynayır?

Fermentlər orqanizmdə metabolik prosesləri sürətləndirən və idarə edən təbii maddələrdir. Məsələn, onlar immun sistemi üçün mərkəzi əhəmiyyətə malikdirlər, çünki onlar müdafiə reaksiyalarını aktivləşdirmək və maneə törətmək arasında tarazlığa nəzarət edirlər və iltihablı reaksiyalarda böyük rol oynayırlar. Fərqli həlledicilərdə fermentativ funksiyaların çox fərqli sürətlə baş verdiyi çoxdan məlumdur. Ancaq indiyə qədər həlledicinin töhfəsi - bioloji proseslərdə sudur - hələ molekulyar səviyyədə aydınlaşdırılmamışdır.

İki yeni texnika birləşdirilib

Weizmann İnstitutunun Struktur Biologiya İnstitutundakı Professor Havenith və Prof. Sagi qrupları suyun fermentativ funksiyalar üçün əhəmiyyətini birbaşa nümayiş etdirmək üçün yeni hazırlanmış iki eksperimental texnikanı birləşdirdilər. Tədqiqat matris metalloproteazlarına (MMP) diqqət yetirdi. Onlar hüceyrədənkənar matris olaraq bilinən hüceyrələrimizdən kənarda yerləşirlər və burada mesaj brokerləri, menecerlər və ya texniki xidmət bölmələri kimi molekulyar səviyyədə mərkəzi vəzifələri yerinə yetirirlər. Hüceyrədənkənar matrisi parçalayaraq, MMP-lər toxumamızın yenidən qurulmasında, məsələn, embrionun və ya şişin böyüməsində və yaraların sağalmasında fəal və birbaşa iştirak edir. Çoxsaylı tətbiq sahələri bu fermentlər ailəsini dərmanların inkişafı üçün başlanğıc nöqtəsinə çevirir. "Lakin matrix metalloproteazların aktivləşdirilməsi mexanizmi hələ molekulyar səviyyədə kifayət qədər məlum deyil, bu da sintetik reproduksiyanı çətinləşdirir", - professor Havenith deyir.

Bütün "oyunçuların" dəqiq təhlili

Aktivləşdirmə prosesini dəqiq başa düşmək üçün tədqiqatçılar ilk dəfə olaraq iştirak edən bütün "oyunçuların" hərtərəfli təhlilini apardılar: "ferment vasitəsi kimi matriks metalloproteaz", onun aktivləşdirici substratı - "əsas molekul" və reaksiya mühitinin çox hissəsini tutan həlledici kimi su. Təcrübədə alimlər substratın MMP-yə bağlanmasını araşdırıblar. Zamanla həll olunan rentgen spektroskopiyasının köməyi ilə onlar aktiv ferment mərkəzinin (burada: sink atomu) yaxınlığında struktur dəyişikliklərini atom həlli ilə xarakterizə edə bildilər. Kinetik THz udma spektroskopiyasının (KITA) köməyi ilə onlar zamanla suyun sürətli hərəkətlərindəki dəyişiklikləri qeydə aldılar.

Dərman inkişafında suyu nəzərə alın

Müxtəlif MMP-protein birləşmələri üçün su şəbəkəsindəki dalğalanmalar, struktur dəyişiklikləri və funksiyası arasında aydın korrelyasiya var idi. Molekulyar dinamika simulyasiyaları müşahidələrin izahını verdi: Nə qədər ki, substrat fermentin “doğru yerinə” hələ çatmayıb, su dinamikası, yəni su molekullarında partnyorların dəyişməsi (suyun “terahertz rəqsi”). ) hələ də sürətlidir. Substratın aktiv mərkəzə yerləşdirilməsi ilə eyni vaxtda ərazidə suyun hərəkəti əhəmiyyətli dərəcədə yavaşlayır. Su orada substratı yerində saxlayan bir növ özlü yapışqan kimi fəaliyyət göstərir. Ferment-substrat bağının əmələ gəlməsi ilə suyun THz rəqsindəki bu dəyişiklik yalnız bioloji aktiv ferment-substrat birləşmələri ilə müşahidə olunur. Prof. Havenith deyir: "İlk dəfə araşdırılan su dinamikasının yavaşlaması buna görə də funksional nəzarətin vacib hissəsi kimi görünür". "Buna görə də gələcəkdə dərmanların hazırlanmasında, məsələn, şişlərlə mübarizədə suyun rolunun nəzərə alınması həlledici olacaq".

“Solvation Science@RUB”

Bu iş "Solvation Science@RUB" fokusuna, Elm Şurası tərəfindən maliyyələşdirmə üçün tövsiyə edilən ZEMOS tədqiqat binasının mövzusuna inteqrasiya olunub və buradan RUB-un RESOLV mükəmməllik tətbiqi klasteri də yaranır. Kimya, kimya mühəndisliyi və biologiyada həllediciləri inert hesab edən çoxlu sayda nəşrlər var.

molekulyar proseslər üçün (passiv) mühiti təsvir edin. Bu ənənəvi baxışdan kənarda, həlledicinin aktiv rolu getdikcə daha aydın görünür. Yeni eksperimental və nəzəri üsullar indi molekulyar səviyyədə mürəkkəb həlletmə hadisələrinin strukturunun, dinamikasının və kinetikasının tədqiqinə, təsvirinə və sistemli manipulyasiyasına imkan verir. "Buna görə də həll prosesləri üçün proqnozlaşdırıcı gücə malik vahid modelin işlənib hazırlanmasının vaxtıdır" deyir Prof. Havenith. "Solvation Science@RUB"un məqsədi məhz budur.

Başlıq qeyd

Grossman M, Born B, Heyden M, Tworowski D, Fields G, Sagi I, Havenith M: Əlaqəli struktur kinetikası və metaloproteaz aktiv yerində gecikdirilmiş həlledici dinamikası. Təbiət Struktur və Molekulyar Biologiya, Advance Onlayn Nəşr (AOP), doi: 10.1038/nsmb.2120 http://www.nature.com/nsmb/journal/vaop/ncurrent/abs/nsmb.2120.html

Mənbə: Bochum [RUB]