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, genaamd 'conformatieselectie', 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. Door de activeringsenergie te verlagen, kunnen enzymen reacties versnellen die anders te langzaam zouden zijn om bij kamertemperatuur te gebeuren.

Conformationele selectie daarentegen houdt in dat het enzym van vorm verandert om zich aan een substraatmolecuul te binden. Deze vormverandering creëert een specifieke omgeving waarin het enzym een ​​reactie kan katalyseren.

"De ontdekking van conformationele selectie als mechanisme van enzymkatalyse heeft belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen", aldus 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 gebruikte een verscheidenheid aan technieken, waaronder röntgenkristallografie, nucleaire magnetische resonantiespectroscopie en moleculaire dynamica-simulaties, om het mechanisme van conformationele selectie in enzymen te bestuderen.

De bevindingen van het onderzoek bieden een nieuw raamwerk om te begrijpen hoe enzymen werken en kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten.

Naast Tokmakoff bestond het onderzoeksteam uit Dr. Alexander Mozzhukhin, een voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Tokmakoff, en Dr. Yifan Song, een huidig ​​postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium.