• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Forskare tar en ny titt på Michaelis-Mentens ekvation

    Magnus Kjærgaard (vänster) och Mateusz Dyla utmanar en av hörnstenarna i biokemi, Michaelis-Mentens ekvation eftersom de visar att många enzymer i signalvägar är oberoende av substratkoncentration, eftersom substratet är fysiskt kopplat till enzymet. Kredit:Mateusz Dyla

    Forskare från Aarhus Universitet utmanar en av hörnstenarna i biokemin, Michaelis-Mentens ekvation. De visar att många enzymer i signalvägar är oberoende av substratkoncentration, eftersom substratet är fysiskt kopplat till enzymet. Med dessa resultat, det kan en dag vara möjligt att utveckla läkemedel som inte bara riktar sig mot enzymet, men också påverka hur den är ansluten till dess substrat.

    Celler skickar signaler genom enzymkaskader, där ett enzym skickar signalen till nästa. I sådana kaskader, det är avgörande att enzymet känner igen de rätta substraten för att säkerställa att, till exempel, ett hormon aktiverar rätt cellulära aktiviteter. Proteinkinaser, enzymerna i sådana kaskader, är vanligtvis inte tillräckligt specifika på egen hand, och därför förlitar de sig på andra proteiner för att fysiskt koppla dem till rätt substrat.

    "För närvarande, vi beskriver signaleringsenzymer med ekvationer utvecklade för metaboliska enzymer, Magnus Kjærgaard förklarar. "Metaboliska enzymer som skapar energi till våra kroppar, till exempel, behöver bearbeta många substrat per minut. I kontrast, signaleringsenzymer fungerar som switchar, och behöver ofta bara konvertera ett enda substrat för att få effekt. Därför, de ekvationer som utvecklats för att beskriva metaboliska enzymer är mindre relevanta för signalering av enzymer."

    I mer än hundra år, biokemister har beskrivit aktiviteten hos enzymer med hjälp av Michaelis-Mentens ekvation, som beskriver hur aktiviteten ökar med ökad substratekvation. När enzymet är kopplat till sitt substrat, det spelar ingen roll hur mycket substrat som finns. Istället, reaktionshastigheten beror på hur enzymet är kopplat till substratet och därmed på kopplingsmolekylen. Tills nu, vi har inte haft någon beskrivning av hur strukturen hos sådana molekyler påverkade enzymatiska reaktioner.

    "I vanliga fall, frågan du försöker svara på är vilken grafform som beskriver enzymaktiviteten. Vi hade ett mycket mer grundläggande problem, " säger förstaförfattaren Mateusz Dyla. "Vad ska vi lägga på X-axeln istället för koncentration?"

    Anslutningsmolekyler styr cellulär signalering

    Författarna gjorde ett modellsystem där de kunde ändra kopplingen mellan enzymet och substratet. De använde detta för att mäta hur längden på en flexibel anslutning påverkar den första omgången av katalys av enzymet, som skedde på millisekunder. Till sist, de slutade med en ekvation som beskriver hur enzymets hastighet beror på kopplingen mellan enzym och substrat. Denna ekvation antydde att kopplingsmolekyler spelar en förbisedd roll för att kontrollera cellulär signalering.

    Sambandet mellan enzym och substrat påverkar också vilka substrat enzymet föredrar. Substrat som ser likadana ut kan vara väldigt olika när enzymet bara bearbetar ett enda anslutet substrat.

    "Det är som skillnaden mellan hur lång tid det tar mig att äta en enda korv, och hur många korvar jag kan äta under en hel vecka, "Magnus förklarar." Under en vecka, Jag kommer att begränsas av hur snabbt jag kan smälta korvarna. Detta är irrelevant för den tid det tar att äta den första korven. Därför, de två typerna av mätningar ger olika resultat. Om du vill förstå kinasomkopplare, du måste fokusera på den första omgången av katalys."

    I längden, detta kan få konsekvenser för utvecklingen av läkemedel riktade mot kinaser i, till exempel, cancer. Mateusz förklarar:"Vi hoppas att det en dag kommer att vara möjligt att göra läkemedel som inte bara riktar sig mot enzymet, men rikta också in hur det är anslutet till dess substrat. "

    Resultaten har publicerats i den internationella tidskriften PNAS .


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com