Een team van scheikundigen van de Universiteit van Buffalo heeft een belangrijke ontdekking gedaan over de manier waarop enzymen werken, een bevinding die gevolgen zou kunnen hebben voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, onthult een nieuw mechanisme waarmee enzymen chemische reacties kunnen controleren. Dit mechanisme, 'conformatieselectie' genoemd, houdt in dat het enzym van vorm verandert om zich aan een substraatmolecuul te binden en een reactie te katalyseren.

"Dit is een belangrijke doorbraak in ons begrip van hoe enzymen werken", zegt hoofdauteur van het onderzoek Dr. Andrei Tokmakoff, hoogleraar scheikunde aan het UB College of Arts and Sciences. "Al tientallen jaren geloven wetenschappers dat enzymen werken door de activeringsenergie van een reactie te verlagen, maar ons onderzoek toont aan dat conformationele selectie ook een cruciale factor is."

Activeringsenergie is de energie die nodig is om een ​​chemische reactie op gang te brengen. Enzymen verlagen de activeringsenergie van een reactie door zich aan het substraatmolecuul te binden en een specifieke omgeving te bieden waarin de reactie kan plaatsvinden.

Conformationele selectie daarentegen is het proces waarbij een enzym van vorm verandert om zich aan het substraatmolecuul te binden. Door deze vormverandering kan het enzym de reactie effectiever katalyseren.

De onderzoekers bestudeerden het enzym ketosteroïde isomerase, dat betrokken is bij de stofwisseling van steroïden. Ze gebruikten een verscheidenheid aan technieken, waaronder röntgenkristallografie en simulaties van moleculaire dynamica, om aan te tonen dat conformationele selectie essentieel is voor de activiteit van het enzym.

"Onze bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen", aldus Dr. Tokmakoff. "Door te begrijpen hoe enzymen werken, kunnen we medicijnen ontwerpen die specifieke enzymen kunnen remmen of activeren, wat zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten."

Het onderzoeksteam werkt nu aan het verder onderzoeken van de rol van conformationele selectie bij enzymkatalyse. Ook ontwikkelen ze nieuwe methoden om deze kennis te gebruiken bij het ontwerpen van nieuwe medicijnen.