Un cambio fundamental en los modelos de la función enzimática

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Química Física
• La cinética de las enzimas

Sus antecedentes:

• Las enzimas facilitan las reacciones bioquímicas estabilizando los estados de transición.
• El mecanismo preciso del cruce de la barrera catalizada por enzimas sigue siendo un desafío significativo en la bioquímica.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el mecanismo por el cual las enzimas pasan de complejos enzima-sustrato a la formación de productos.
• Investigar el papel de la reorganización de proteínas y la dinámica de los disolventes en la catálisis enzimática.

Principales métodos:

• Extensión de la teoría de Marcus a las reacciones catalizadas por enzimas.
• Medición de la dependencia de la temperatura del intercambio hidrógeno/deuterio en las amidas de la columna vertebral.
• Medición de los desplazamientos de Stokes dependientes del tiempo en cromóforos adheridos a proteínas.

Principales resultados:

• La reorganización ambiental del andamio de proteínas y las moléculas de agua facilita la intersección de las superficies de energía potencial.
• La reestructuración colectiva de proteínas rápida (escala de tiempo ns-ps) y de largo alcance es esencial para la catálisis.
• Identificación de vías específicas para la transferencia de energía térmica de los enlaces del disolvente al sustrato.

Conclusiones:

• Se propone un modelo integral para el cruce de barreras catalizado por enzimas, que implica la preorganización estructural y el muestreo conformacional.
• Las vías de distribución de energía anisotrópica conectan la superficie de la proteína con el sitio activo.
• Estos hallazgos ofrecen nuevas perspectivas para el diseño de enzimas de novo.