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GPS分子GPS可定位酶的活性中心更好理

2019-03-06 19:41:22

分子GPS可定位酶的活性中心 更好理解物质转变

作者:常丽君 来源:科技

在日常生活中,全球定位系统(GPS)能可靠定位一辆车在行驶途中的即时位置。近,德国波恩大学科学家开发出一种分子GPS,用这种分子定位系统能可靠确定金属离子在酶里面的位置,这些离子在新陈代谢和生物产品合成中都扮演着重要角色。相关论文发表在近的《应用化学》杂志上。

如果没有酶,地球上也不会有生命。

GPS分子GPS可定位酶的活性中心更好理

这些酶分子控制着各种生化反应,从食物消化到遗传信息复制。酶的空间结构很复杂,有着多重折叠,许多层和许多弯曲。波恩大学物理与理论化学研究所教授奥拉夫希曼说。

而这种蛋白质结的反应中心叫做活性中心,通常有一种或多种金属离子。在化学反应中,物质会附着或接近金属离子,离子帮助破坏和重建分子键,由此将一种物质转变为另一种新物质。比如在人们胃里,就不断地发生着这种转变,食物被分解成身体容易吸收的物质。

为了研究这些酶是怎样运作的,科学家需要精确掌握单个原子在这些生物分子中是怎样排列的。只要我们知道酶里面的金属离子在什么地方,就能精确掌握反应进程。希曼说。他的研究小组利用一种与GPS(全球定位系统)原理极为类似的新方法,确定了一种酶的活性中心的位置。

酶的结构复杂重复,就像交通高峰时的高速迷宫。研究人员解释说,要在繁忙的高速路上定位一辆车几乎是不可能的,金属离子就像高速路上的车,隐藏在酶的重重缠绕和折叠中。就像GPS能定位某辆车的位置,分子GPS也能定位金属离子的位置。

我们的卫星是自旋标记。研究生第纳尔阿布杜林说,这是一些小的有机分子,有不成对电子而且很稳定。他们把6个这种分子卫星散布到天青蛋白(azurine,中心有铜离子的蓝色蛋白)酶模型中,首次通过计算机程序跟踪了这些微小卫星在缠绕的酶中的轨道。他们用一种叫做PELDOR的分光计确定了各个卫星和金属离子之间的距离。就像GPS那样,我们能精确定位酶里面活性中心的位置。阿布杜林说。

我们开发了用于基础研究的方法,还能用它来弄清其它酶的结构。希曼说。更好地理解活性中心的物质转变,终也是工业制药的基础。(常丽君)

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