21:06 2024-04-02 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ „Nemaiauzit în biologia structurală”: Noile modele de enzime dezvăluie perspective asupra bolii

_ „Neauzit of in structural biology': Noile modele de enzime dezvăluie perspective asupra bolii

Când acizii nucleici precum ADN-ul sau ARN-ul se acumulează în citoplasma unei celule, declanșează un semnal de alarmă pentru sistemul imunitar. De obicei, enzimele elimină acești acizi nucleici înainte de a provoca o problemă, dar atunci când aceste enzime nu funcționează și sistemul imunitar este chemat, poate duce la boli autoimune și inflamatorii.

Într-un nou studiu publicat în Structura, oamenii de știință Scripps Research prezintă structura nedescrisă anterior a două dintre aceste enzime de degradare a acidului nucleic - PLD3 și PLD4. Înțelegerea structurilor și detaliilor moleculare ale acestor enzime este un pas important către conceperea de terapii pentru diferitele boli care apar atunci când funcționează defectuos, care includ lupusul eritematos, artrita reumatoidă și boala Alzheimer.

„Aceste enzime sunt importante pentru curățare. cresc mediul celular și, de asemenea, stabilesc pragul pentru ceea ce este considerat sau nu o infecție”, spune autorul principal David Nemazee, Ph.D., profesor la Departamentul de Imunologie și Microbiologie la Scripps Research. „Sper că într-o zi vom fi capabili să ajutăm pacienții pe baza acestor informații.”

Enzimele sunt proteine ​​care accelerează reacțiile chimice prin legarea și reacția la anumite molecule numite substraturi. În cazul PLD3 și PLD4, substratul este o catenă de ARN sau ADN, pe care enzimele descompun nucleotide cu nucleotide.

Echipa a folosit cristalografia cu raze X pentru a construi modele la scară atomică ale PLD3. și PLD4 în mai multe stări sau situații, permițându-le să examineze modul în care formele lor s-au schimbat pe parcursul reacției catalitice. Aceasta a inclus atunci când enzimele erau în repaus sau când erau legate activ de un substrat.

„Aceste modele ne permit să vizualizăm PLD3 și PLD4 foarte clar și cu rezoluție înaltă, astfel încât știm exact cum interacționează fiecare atom. , ceea ce înseamnă că putem deduce modul în care funcționează enzimele”, spune primul autor Meng Yuan, un om de știință în cadrul Departamentului de Biologie Integrativă Structurală și Computațională de la Scripps Research.

Analizele structurale au arătat că PLD3 și PLD4 sunt structural. similare și că degradează ADN-ul și ARN-ul într-un mod foarte similar, chiar dacă PLD4 este o proteină mai mare. Ambele enzime degradează acizii nucleici printr-un proces în două etape.

„Numim acest proces o cataliză în două etape: mușcă și eliberează”, spune Yuan. „În primul pas, enzima mușcă catena de ADN și separă o singură „cărămidă” sau nucleotidă de restul catenei, iar în a doua etapă, își deschide „gura” și eliberează cărămida pentru a fi reciclată. „

Deoarece reacția enzimatică are loc atât de repede – în câteva milisecunde – cercetătorii au trebuit să folosească un substrat alternativ pentru a vizualiza structura enzimelor în timpul catalizei. Pentru a face acest lucru, au incubat enzimele împreună cu o moleculă care arată foarte asemănătoare cu ADN-ul pe care enzima îl degradează de obicei, dar pe care enzimele se degradează mult mai lent.

Această metodă a descoperit o funcție necunoscută anterior pentru unul. a enzimelor: pe lângă faptul că mușcă nucleotidele din ARN și ADN monocatenar, PLD4 a prezentat și activitate fosfatazei, ceea ce înseamnă că ar putea fi implicat și în descompunerea vertebratei fosfatice a ADN-ului.

„Cred că este uimitor. că structura cristalină ne-a spus despre această activitate a fosfatazei”, spune Nemazee. „Descoperirea unei noi activități enzimatice este nemaiauzită în biologia structurală. Doar pentru că Meng a reușit să rezolve o structură atât de uimitor de precisă și de detaliată, a putut să ne informeze despre această activitate enzimatică suplimentară despre care habar n-aveam”.

După ce au elucidat structura obișnuită a PLD3 și PLD4, cercetătorii au examinat structura variantelor care sunt asociate cu boli, inclusiv Alzheimer și ataxia spinocerebeloasă. Aceste analize au arătat că unele dintre aceste variante aveau capacitatea enzimatică scăzută, în timp ce altele – inclusiv o mutație asociată cu boala Alzheimer cu debut tardiv – păreau a fi mai active.

„Unele dintre datele noastre sugerează că una dintre aceste boli Alzheimer. variantele de enzime asociate ar putea funcționa mai bine, ceea ce a fost o surpriză pentru mine, dar poate fi, de asemenea, mai puțin stabilă și mai ușor de agregat”, spune Nemazee.

Cercetătorii intenționează să continue investigarea structurii și funcției acestora. enzime. Următorii pași includ explorarea modalităților posibile de inhibare a enzimelor în scenariile în care acestea sunt hiperactive și, de asemenea, intenționează să investigheze posibilitatea înlocuirii enzimelor la persoanele care poartă versiuni nefuncționale (sau nefuncționale).

< Pe lângă Nemazee și Yuan, autorii studiului, „Perspectivă structurală și mecanică asupra exonucleazelor endolizozomale PLD3 și PLD4 asociate bolii”, au fost Linghang Peng, Deli Huang, Amanda Gavin, Fangkun Luan, Jenny Tran, Ziqi Feng, Xueyong. Zhu, Jeanne Matteson și Ian Wilson, toți de la Scripps Research.

(Fluierul)

Inapoi