En ny studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences skulle kunna förändra hur forskarna ser på ett av de viktigaste enzymerna inom medicin i hopp om att kunna designa bättre och mer kostnadseffektiva läkemedel i framtiden.

Enzymer är molekyler som påskyndar kemiska reaktioner inuti celler. Människokroppen är hem för tusentals enzymer som utför vitala funktioner såsom nedbrytning av fett och nedbrytning av socker till glukos.

Pappret, medförfattare av UT Biochemistry and Cellular and Molecular Biology Docent Nitin Jain och studenten Sara Lemmonds, som sedan tog examen, tittar noga på Cytochrome P450, ett enzym som förekommer naturligt i kroppen och andra miljöer. Detta enzym är avgörande för att metabolisera över 90 procent av alla farmaceutiska läkemedel.

När ett läkemedel administreras, det används vanligtvis inte helt av kroppen, och det kvarvarande överskottet kan bli giftigt. "Det är P450:s uppgift att binda till det överblivna läkemedlet i levern för att säkerställa att det utsöndras säkert, " förklarade Lemmonds.

Forskare vet att P450 har en annan anmärkningsvärd egenskap:den kan förbli stabil under mycket hög värme. Samma enzym har hittats i bakterier i varma källor och vulkaniska avlagringar och har observerats fungera normalt trots extrema temperaturer.

UT-forskarna skärper in på enzymets värmetolerans.

"De kemiska reaktionerna som produceras av mänskliga P450-enzymer är mer effektiva när de sker vid ökande temperaturer, " sa Jain.

Ända tills nu, forskare trodde att P450:s tolerans mot värme hade sitt ursprung i dess stela struktur. Dock, Jain och Lemmonds studie tyder på att dessa proteiner kan vara ganska flexibla.

"Genom att bättre förstå förhållandet mellan flexibilitet och hög temperatur, forskare kan konstruera förbättrade P450-enzymer som är inriktade på bioteknologiska tillämpningar och designa bättre läkemedel för människor, producerar dem en masse och gör dem mer kostnadseffektiva, " sa Jain.

För studien, forskare samlade in termofila bakterier - de som trivs vid temperaturer mellan 106 och 262 grader Farenheit - från varma källor och isolerade P450-enzymet.

De utsatte de isolerade enzymerna för spektroskopi och neutronspridning, två tekniker baserade på magnetism, för att belysa kopplingen mellan flexibilitet och termisk stabilitet.

"Det kan finnas andra enzymer som är lika flexibla vid högre temperaturer än P450, eller som kan bli lika flexibel genom enkla mutationer. Om så är fallet, kunskap från framtida studier om dem kan sedan användas för att rikta in sig på specifika processer i kroppen, behandla sjukdom, eller tillverka nya kemiska produkter, sa Lemmonds.