hrvatski

Proučavanje specifičnosti enzima računskim metodama

Molekulsko modeliranje je širok pojam koji obuhvaća niz računskih metoda, od kvantno mehaničkih i semi-empirijskih do metoda polja sila, statističkih metoda, fraktala ... U slučaju kada ga koristimo za praćenje bioloških sistema možemo o njemu razmišljati kao o grani teorijske biofizike. Enzimi su ključne molekule u praćenju i razumijevanje mnogih bioloških procesa. Kako bi pojasnili njihovo djelovanje koristimo već postojeće metode molekulskog modeliranja i razvijamo nove. Pristup koji smo razvili za proučavanje stereospecifičnosti enzima ilustrirati ću na primjeru stereoselektivne katalize alkohola koju provodi lipaza bakterije Burkholderia cepacia (BCL). Stereoselektivnost lipaza određuje se na temelju kinetičih mjerenja i izražava se kao E. Budući je kataliza neke reakcije to uspješnija što je značajnije smanjenje barijere prijelaza možemo zaključiti da je za izomer čiju transformaciju lipaza brže katalizira, barijera prijelaza niža, odnosno, , pri čemu je Δ Δ G razlika Gibbsovih energija prijelaznih stanja dvaju stereoizomera. Kako je navedenu vrijednost vrlo teško izračunati, što zbog nepreciznog poznavanja eksperimentalnih uvjeta što zbog složenosti i dugotrajnosti računa koji se u tu svrhu primjenjuje, razvili smo aproksimativnu metodu koja omogućuje relativno brzo predviđanje veličine E. Primjenom metoda molekulskog modeliranja utvrdili smo moguće načine vezanja supstrata u aktivno mjesto BCL. Usitnjavanjem energije enzim-supstrat interakcije na interakcije pojedinih aminokiselina s različitim dijelovima supstrata i korelacijom tih energija s log(E) dobili smo model koji nam je omogućio predviđanje stereroselektivnosti za novi skup alkohola. Nadalje, navedenim postupkom utvrđena je važnosti pojedinih aminokiselinskih ostataka za stereodiferencijaciju što omogućuje planiranje genetičkih modifikacija enzima u svrhu postizanja visoke selektivnosti u transformaciji supstrata.

enzimi; enantioselektivnost; molekulsko modeliranje; prediktivnost

nije evidentirano