Naukowcy z Texas A&M University (USA) do przewidywania funkcji enzymów używają metody, która zakłada testowanie tysięcy cząsteczek (potencjalnych substratów) za pomocą technik obliczeniowych. Odkrycia wynikające z takiego podejścia mogą dostarczyć nowych celów do projektowania potencjalnych leków.
Podejście to jest nieco zmodyfikowaną formą tzw. dokowania molekularnego, w którym celem jest znalezienie najbardziej korzystnego energetycznie dopasowania cząsteczki substratu do struktury przestrzennej enzymu. Na jego podstawie można ustalić potencjalną funkcję enzymu tylko i wyłącznie na podstawie znajomości architektury białka.
Poznanie roli enzymów ma ogromne znaczenie dla zrozumienia funkcjonowania organizmów żywych. Jak dotąd jedynie niewielki procent enzymów ma przypisaną funkcję biologiczną.
Metoda opisana niedawno w “Nature” rozpoczyna swoje działanie od struktury krystalograficznej enzymu, identyfikuje potencjalne miejsce aktywne i stara się dopasować do niego każdą z wielu tysięcy cząsteczek.
Twórcy algorytmu przy tworzeniu metody wykorzystali fakt, że każdy enzym ma specyficzny rozmiar i kształt, a program komputerowy zaprojektowali tak, aby brał niewielkie cząsteczki potencjalnych substratów i dopasowywał je do potencjalnego miejsca aktywnego (zakładając elastyczność obu cząsteczek), a każdemu takiemu dopasowaniu przypisywał punktację wg zadanych kryteriów. Następnie tworzony jest ranking, na podstawie którego wybierane są cząsteczki, które zostaną przetestowane w rzeczywistych eksperymentach w laboratorium.
Wcześniej stosowane metody do przewidywania funkcji enzymów polegały na eksperymentalnym testowaniu tysięcy niewielkich cząsteczek, a następnie na zdobywaniu informacji na temat otoczenia sąsiadujących genów i porównywania zadanego enzymu z co najmniej jednym enzymem, dla którego funkcja została już określona.
Nowe podejście pozwala zawęzić obszar poszukiwań właściwych dla badanego enzymu substratów do niewielkiej liczby cząsteczek, które najlepiej pasują do danej cząsteczki przeprowadzającej reakcje katalityczną. Pozwoli to nie tylko skrócić czas analizy, ale także znacząco obniżyć koszty badań.
Zrozumienie specyficzności substratowej danego enzymu może pomóc badaczom w rozróżnieniu enzymów katalizujących jedną reakcję od przeprowadzających bardzo podobne reakcje. Taka umiejętność pozwoli naukowcom projektować nowe leki, które będą na przykład specyficznie inaktywowały organizm patogenu bez uszkadzania enzymu ludzkiego.
Joanna Czwojdrak
źródło: EurekAlert!
