Een nieuwe studie gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences zou de manier kunnen veranderen waarop wetenschappers naar een van de meest essentiële enzymen in de geneeskunde kijken in de hoop in de toekomst betere en meer kosteneffectieve medicijnen te kunnen ontwerpen.

Enzymen zijn moleculen die chemische reacties in cellen versnellen. Het menselijk lichaam herbergt duizenden enzymen die vitale functies vervullen, zoals de vertering van vet en de afbraak van suiker in glucose.

De krant, co-auteur van UT Biochemistry and Cellular and Molecular Biology Associate Professor Nitin Jain en student Sara Lemmonds, die inmiddels is afgestudeerd, kijkt goed naar Cytochroom P450, een enzym dat van nature in het lichaam en in andere omgevingen voorkomt. Dit enzym is van cruciaal belang bij het metaboliseren van meer dan 90 procent van alle farmaceutische geneesmiddelen.

Wanneer een medicijn wordt toegediend, het wordt meestal niet volledig door het lichaam opgebruikt, en de resterende overmaat kan giftig worden. "Het is de taak van P450 om zich te binden met het overgebleven medicijn in de lever om ervoor te zorgen dat het veilig wordt uitgescheiden, ', legt Lemmonds uit.

Wetenschappers weten dat P450 nog een ander opmerkelijk kenmerk heeft:het kan stabiel blijven onder zeer hoge temperaturen. Hetzelfde enzym is gevonden in bacteriën in warmwaterbronnen en vulkanische afzettingen en er is waargenomen dat het ondanks extreme temperaturen normaal functioneert.

De UT-onderzoekers scherpen de hittetolerantie van het enzym aan.

"De chemische reacties die worden geproduceerd door menselijke P450-enzymen zijn efficiënter wanneer ze plaatsvinden bij toenemende temperaturen, ' zei Jaïn.

Tot nu toe, wetenschappers geloofden dat de tolerantie van P450 voor warmte zijn oorsprong had in zijn rigide structuur. Echter, De studie van Jain en Lemmonds suggereert dat deze eiwitten behoorlijk flexibel kunnen zijn.

"Door de relatie tussen flexibiliteit en hoge temperatuur beter te begrijpen, wetenschappers kunnen verbeterde P450-enzymen ontwikkelen die gericht zijn op biotechnologische toepassingen en betere medicijnen voor mensen kunnen ontwerpen, ze massaal produceren en kosteneffectiever maken, ' zei Jaïn.

Voor de studie, onderzoekers verzamelden thermofiele bacteriën - die gedijen bij temperaturen tussen 106 en 262 graden Fahrenheit - uit warmwaterbronnen en isoleerden het P450-enzym.

Ze onderwierpen de geïsoleerde enzymen aan spectroscopie en neutronenverstrooiing, twee technieken gebaseerd op magnetisme, om het verband tussen flexibiliteit en thermische stabiliteit te helpen verlichten.

"Er kunnen andere enzymen zijn die even flexibel zijn bij hogere temperaturen dan P450, of dat door eenvoudige mutaties net zo flexibel kan worden. Als, kennis die is opgedaan met toekomstige studies over hen zou dan kunnen worden gebruikt om specifieke processen in het lichaam aan te pakken, ziekte behandelen, of nieuwe chemische producten maken, ’ zei Lemmonds.