Forskning i International Journal of Bioinformatics Research and Applications har undersökt kemin och beteendet hos en användbar naturprodukt gjord av Madagaskarsnäckan (Catharanthus roseus Bunge). Arbetet kan utöka repertoaren av ett växande område av kemisk vetenskap - biotransformation - där naturens molekylära maskineri används för att bygga och förändra nya föreningar i laboratoriet.

Många naturprodukter, per definition kemiska föreningar gjorda av levande organismer, har fysiologisk aktivitet och har isolerats från sin källa och undersökts och utvecklats till farmaceutiska produkter. Faktum är att ungefär två av fem receptbelagda läkemedel har sitt ursprung i naturliga produkter. Vanligtvis är dock den aktiva kemikalien i en levande organism modifierad för ett särskilt ändamål eller läkemedelsprofil med olika, mer riktade aktivitet i en sjukdom, och färre eller mindre skadliga biverkningar, till exempel. Dessutom är modifiering av en naturprodukt ofta en förutsättning för att göra ett nytt läkemedel så annorlunda att en framgångsrik patentansökan kan göras och ett läkemedel föras ut på marknaden lönsamt.

Under de senaste decennierna har kemister hittat sätt att använda enzymer för att modifiera naturliga produkter och i sin tur har de hittat sätt att modifiera enzymer för att få dem att fungera annorlunda och låta dem bearbeta naturliga produkter och andra molekyler på olika sätt för att generera oöverträffade molekyler mångfald. Vilken som helst av dessa enorma antal nya molekyler kan ha fysiologisk aktivitet som kan vara användbar vid behandling av särskilda sjukdomar och störningar.

Piotr Szymczyk, Grażyna Szymańska, Małgorzata Majewska, Izabela Weremczuk-Jeżyna, Michał Kołodziejczyk, Kamila Czarnecka, Paweł Szymański, och Ewa Kochan från Medical University of Łódź, Łódź, har investerat en del, känd maskin av naturen, i Polen, i en molekylär maskin av naturen, i Polen. C. roseus strictosidin p-D-glukosidas. Enzymer är proteiner som verkar på små molekyler, deras substrat, och omvandlar det substratet till en annan molekyl som används av den levande organismen. Teamet rapporterar strukturen av detta enzym från snäckan med fokus på fickan i dess molekylära struktur som binder till substratet, enzymets aktiva plats.

Teamet byggde en datormodell av periwinkle-enzymet med hjälp av Discovery Studio 4.1-programvaran och en mall för enzymet baserad på ett annat känt enzym från ett β-glukosidas som finns i ris, som de modifierade för att matcha de kända detaljerna för snäckanzymet. De kunde sedan använda ett andra datorprogram - en algoritm som heter CDOCKER - för att se hur olika kemiska substrat skulle interagera med den aktiva platsen för modellen periwinkle-enzymet. De testade det naturliga substratet en molekyl som kallas strictosidin och en andra kemikalie D-glucono 1,5-lakton. Denna senare molekyl är känd för att binda till enzymet och hämma dess aktivitet. Dockningsprocessen där substratet sätts in i den aktiva platsen, som en nyckel i ett lås, gjorde det möjligt för teamet att förfina strukturen av periwinkle-enzymet för att göra de fina detaljerna i modellen närmare de som ses i naturen. För att göra detta användes mjukvara för molekylär dynamik.

I slutändan utökar arbetet det som tidigare var känt om periwinkle-enzymet och kan tillåta forskare att modifiera det på ett sådant sätt att agera på andra substrat. Men innan dess, med tanke på att naturprodukten strictosidin i sig är ett användbart utgångsmaterial för en lång rad olika molekyler, öppnar arbetet nya vägar för att arbeta med denna naturprodukt. + Utforska vidare

Forskare utforskar enzymer som använder en katjon, inte syretillsats, för att driva reaktioner