Wetenschappers hebben uitgelegd hoe een eiwitsnijdend enzym de uiteinden van eiwitten met elkaar kan verbinden, het creëren van eiwitcirkels; een bevinding met onmiddellijke toepassingen bij het produceren van therapeutische medicamenteuze behandelingen die is gepubliceerd in een onderzoek in het open access-tijdschrift eLife .

Het gemeenschappelijke enzym in het centrum van de studie is van de gewone zonnebloem en leidt een dubbel leven - in staat om eiwitten te snijden, maar voeg ze ook samen. Eerder, het proces van snijden tot verbinden werd niet begrepen.

Onderzoekers van de University of Western Australia en de University of Minnesota hebben eindelijk een structurele verklaring gegeven van hoe zonnebloemen superstabiele eiwitringen maken en door gevolgtrekking, hoe de vele andere planten met circulaire eiwitten het ook doen.

Het team en anderen over de hele wereld hadden eerder aangetoond dat het enzym eiwitten kan snijden, en ook dat enkelen zich soms bij hen konden voegen.

Door van het enzym een ​​eiwitkristal te maken, het door UWA geleide team was in staat om de vorm van het eiwit in drie dimensies te bekijken en zag ook een klein beetje eiwit gevangen in de 'kaken' van het enzym - wat een tetraëdrisch tussenproduct wordt genoemd. Deze informatie, gecombineerd met experimenten die mutaties in het eiwit introduceren, legde uit hoe het enzym een ​​eiwitstreng neemt en daarmee een eiwitring maakt.

Het werk is interessant voor chemici en biotechnologen, vooral vanwege de huidige interesse in het circularisatieproces voor het gebruik ervan bij het genereren van een groot aantal circulaire eiwitstructuren die kunnen worden gebruikt als therapeutische medicamenteuze behandelingen.

De studie toont de kristalstructuur van een actieve vorm van het enzym AEP (asparaginyl endopeptidase) uit zonnebloempitten. De auteurs gingen direct in op de vraag hoe AEP's eigenlijk circulaire eiwitten produceerden.

Hoofdauteur Dr. Joel Haywood, een onderzoeksmedewerker in UWA's School of Molecular Sciences zei dat AEP-enzymen in alle planten werden gevonden en dat hun bekendste taak was om planten te verdedigen tegen ziekteverwekkers en om zaadopslageiwitten te laten rijpen, maar men dacht dat sommigen zich hadden gespecialiseerd in het produceren van circulaire eiwitten die superstabiel en rigide waren.

"De meeste wetenschappers denken dat deze eiwitringen planten beschermen tegen ongedierte, ' zei Dr. Haywood.

"We hadden het geluk een tetraëdrisch tussenproduct in de structuur op te merken. Ze zijn zeer zeldzaam, maar uiterst nuttig omdat het is alsof je het enzym betrapt tijdens het snijden en verbinden."

Het hoofd van het UWA-lab, Dr. Joshua Mylne, zei dat wat de onderzoekers verraste was dat schijnbaar elke AEP eiwitten kon circulariseren, op voorwaarde dat het enzym op de juiste manier werd 'geactiveerd' en de juiste eiwitten en omstandigheden kreeg om te circulariseren.

"We hebben dit aangetoond met behulp van een paar AEP's van planten die helemaal geen circulaire eiwitten bevatten, ' zei dokter Mylne.

"Nu hebben we uitgezocht hoe we deze enzymen kunnen kristalliseren en hoe ze werken, we kijken hoe we bacteriën kunnen gebruiken om goedkoop zeer efficiënte enzymen te maken."

Dr. Mylne leidde het team van Australische en Amerikaanse wetenschappers dat het enzymproces onthulde via de door de Australian Research Council ondersteunde studie "Structurele basis van ribosomale peptide macrocyclisatie in planten."