p Para moléculas de proteína que contribuem para o metabolismo, as interações com outros componentes de sua via metabólica podem ser cruciais. Cientistas do Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento em Tübingen investigaram agora um complexo enzimático natural que compreende 10 enzimas com cinco atividades distintas. Eles descobriram que a arquitetura molecular é surpreendentemente compacta, ainda oferece às enzimas individuais o máximo de espaço livre de movimento, que abre novas perspectivas para a descoberta de drogas. Os cientistas publicaram seus resultados em Nature Chemical Biology . p Nos livros didáticos, as vias metabólicas sempre se parecem um pouco com um trabalho de linha de montagem. Uma enzima segue a outra como pérolas em um cordão. Produtos intermediários são removidos ou passados ​​de uma estação para outra. "Contudo, na célula, isso muitas vezes não acontece de maneira tão ordenada, "diz Marcus Hartmann, líder de grupo no Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento. "Os componentes individuais de uma via metabólica podem estar localizados em diferentes áreas dentro da célula, e na maioria dos casos, não é entendido, se e como eles se unem para formar estruturas ordenadas. "

p Para compreender a função e dinâmica das vias metabólicas, os cientistas também examinam a interação e as hierarquias dos componentes individuais. Essa é a única maneira de compreender o quadro geral.

p Com isso em mente, Hartmann e sua equipe examinaram uma via do shikimato bem investigada. Ocorre em plantas e microrganismos, incluindo fungos patogênicos e protistas parasitas, como os patógenos que causam toxoplasmose ou malária. Uma de suas tarefas é sintetizar os precursores dos aminoácidos fenilalanina, tirosina e triptofano, que são essenciais em animais e humanos. Recentemente, essa via também ganhou atenção como alvo do famoso herbicida glifosato.

p Os pesquisadores de Tübingen observaram que, embora a maioria das enzimas da via do shiquimato estejam presentes individualmente em células vegetais e bacterianas, em fungos e protistas, cinco dos sete componentes são combinados em um grande complexo enzimático conhecido como AROM. “Queríamos saber como está estruturado este grande complexo e quais as vantagens da sua arquitetura, "diz Hartmann." Por exemplo, se a catálise é mais eficiente neste complexo. "

p Os cientistas conseguiram resolver uma estrutura cristalina de todo o complexo de proteínas. Eles descobriram que os cinco componentes da enzima, cada um em duas cópias, montar em uma estrutura compacta com um total de 10 componentes em um espaço muito pequeno. "Não esperávamos uma arquitetura tão compacta, "diz Hartmann." Muitas enzimas da via do shikimato precisam de bastante espaço para trabalhar ".

p Graças à sua arquitetura engenhosa, Contudo, o espaço disponível no complexo AROM é suficiente. Hartmann diz que embora a estrutura cristalina represente apenas um instantâneo estático do complexo, "os componentes individuais são tão bem estudados que podemos simular em um modelo de computador como eles se movem dentro do complexo."

p Descobriu-se que a liberdade de ação necessária para as enzimas individuais é adaptada para que elas possam se mover independentemente sem colisões. "Na verdade, não temos evidências de qualquer coordenação dos movimentos enzimáticos individuais, "diz Harshul Arora Verasztó, primeiro autor do estudo. "É mais como um caos organizado."

p Outras investigações mostraram que um mero agrupamento de enzimas - para formar o complexo AROM - não é suficiente para não fornecer uma vantagem catalítica para a via do shiquimato de fungos e protistas - pelo menos com base nos dados presentes. "Uma comparação em condições de laboratório mostrou que a taxa de transferência do complexo não é maior do que a das enzimas individuais espalhadas, "diz Hartmann." Para os biotecnologistas que estão tentando otimizar a eficiência das cascatas catalíticas por meio do agrupamento de enzimas, isso pode ser uma notícia surpreendente. "

p Em primeiro lugar, os resultados obtidos pelos cientistas de Tübingen contribuem para a pesquisa básica - para obter insights sobre como as enzimas e, em particular, os complexos enzimáticos funcionam nas vias metabólicas. Contudo, eles também abrem perspectivas completamente novas para a descoberta de medicamentos. "A respeito disso, o arranjo firme dos componentes enzimáticos particularmente flexíveis dentro do complexo AROM é altamente interessante, "explica Hartmann.

p Na maioria dos casos, ataque de drogas nos centros catalíticos, nos locais onde as enzimas realizam suas reações. "Para o complexo AROM, é concebível desenvolver drogas que atuem como uma cunha entre os componentes enzimáticos para bloqueá-los. "Esta abordagem pode levar ao desenvolvimento de inibidores que funcionam apenas em fungos ou protistas, como os patógenos que causam toxoplasmose ou malária, mas não prejudica a via do shiquimato de plantas e bactérias.