Os químicos de Leiden propuseram um novo modelo para reações enzimáticas em que a flexibilidade do substrato é muito mais importante do que se pensava anteriormente. Seus resultados são uma mudança de paradigma e podem ter implicações importantes para a pesquisa de drogas e engenharia de enzimas. Publicação em Angewandte Chemie .

O novo modelo - chamado de ajuste induzido por substrato - pode formar um novo paradigma em enzimologia, o campo que estuda enzimas e suas reações. Para entender isso, considere os primeiros dias deste campo. No final do século 19, as enzimas e as substâncias com as quais reagem - chamadas de substratos - eram vistas como uma fechadura e uma chave que se encaixam perfeitamente uma na outra. Mais tarde, surgiu uma prova que indicava que as enzimas são flexíveis e mudam de forma para acomodar melhor os substratos - também chamado de modelo de ajuste induzido. O autor principal Fredj Ben Bdira e seus colegas agora argumentam que a flexibilidade dos substratos há muito foi negligenciada e é essencial para certas enzimas, daí seu novo modelo.

Uma enzima suspeita

Enquanto estudava a enzima xilanase, ocorreu a Ben Bdira que esta enzima não muda realmente sua conformação, mesmo quando é exposto a diferentes substratos. Esta observação não corresponde ao modelo de ajuste induzido mencionado acima, que afirma que a enzima muda sua conformação para melhor acomodar o substrato. Ben Bdira:"Notamos isso no estado cristalino, que geralmente é mais rígido. Queríamos saber:isso também acontece na solução, quando as enzimas são mais flexíveis? Para estudar isso, desenvolvemos uma nova sonda - uma pequena molécula que podemos anexar à superfície da enzima. "Isso permitiu aos pesquisadores monitorar as mudanças na enzima em solução, em cada estágio da reação catalítica. “Ficamos muito surpresos ao ver que a enzima quase não mudou sua conformação, semelhante ao que acontece no estado cristalino. "

Prova

Outra coisa que os pesquisadores observaram foi um aumento na chamada dinâmica da escala de tempo de milissegundos da enzima. Ben Bdira:"Esse aprimoramento é frequentemente atribuído à mudança enzimática e à otimização de sua conformação. No entanto, porque já mostramos que a xilanase permaneceu rígida durante as diferentes etapas do ciclo catalítico, tinha que ser devido à ligação do substrato em diferentes registros e orientações dentro da fenda de ligação da enzima. Esta etapa é seguida por uma distorção lenta do substrato para permitir a reação da enzima. E isso é totalmente novo neste campo. "

Melhorar o desenvolvimento de medicamentos

O estudo enfatiza a importância de estudar não apenas a dinâmica da enzima, mas também a dinâmica do substrato para obter um quadro completo das reações catalisadas por enzimas. Embora mais pesquisas sejam necessárias, os resultados podem ter consequências importantes para o design de medicamentos. "Neste momento, descobridores de drogas não levam em consideração a importância da flexibilidade do substrato, "Ben Bdira diz." Nossa descoberta pode abrir caminho para o desenvolvimento de drogas mais potentes. "O campo da engenharia de proteínas também pode se beneficiar dessa nova visão, considerando a flexibilidade dos substratos para criar catalisadores mais proficientes.

Xilanase

Neste estudo, Ben Bdira olhou para a xilanase, um tipo de beta-glicosidase que decompõe o xilano. "Xylan é uma cadeia de moléculas de açúcar que pode ser encontrada nas paredes das células vegetais. É o principal componente da madeira e o segundo material de biomassa renovável mais abundante. A enzima é usada na indústria de alimentos e no branqueamento da polpa de papel." Mais cedo, durante seu Ph.D. pesquisar, o químico também estudou a xilanase, bem como outras beta-glicosidases. Ele finalmente encontrou maneiras de alterar essas enzimas para aplicações biotecnológicas específicas e para melhorar o tratamento de pacientes com doenças metabólicas, como a doença de Gaucher.