Enzymen zijn biologische katalysatoren die chemische reacties in levende organismen versnellen. Ze doen dit door de activeringsenergie van een reactie te verlagen, de energie die nodig is om de reactie op gang te brengen. Enzymen bereiken dit door een specifieke omgeving te bieden waarin de reactie kan plaatsvinden, waaronder het binden aan de reactanten en deze zo te oriënteren dat de kans groter is dat de reactie plaatsvindt.

De exacte mechanismen waarmee enzymen reacties katalyseren zijn het onderwerp van veel onderzoek geweest. In een recente studie gebruikten onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, een combinatie van experimentele en computationele technieken om te onthullen hoe de bewegingen van enzymen bijdragen aan hun katalytische activiteit.

De onderzoekers bestudeerden een enzym genaamd cytochroom c-oxidase, dat verantwoordelijk is voor de laatste stap in de elektronentransportketen, het proces waarmee cellen energie genereren. Cytochroom c-oxidase is een groot eiwitcomplex dat verschillende metaalionen bevat, waaronder koper en ijzer. De onderzoekers ontdekten dat de bewegingen van deze metaalionen essentieel zijn voor de katalytische activiteit van het enzym.

De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd tijdsopgeloste röntgenkristallografie om de bewegingen van de metaalionen in cytochroom c-oxidase vast te leggen terwijl dit een reactie katalyseerde. Ze ontdekten dat de metaalionen trillen in een specifiek patroon dat helpt de reactanten bij elkaar te brengen en ze op een manier te oriënteren waardoor de kans groter is dat de reactie optreedt.

De onderzoekers gebruikten ook computersimulaties om de bewegingen van de metaalionen in cytochroom c-oxidase te modelleren. Ze ontdekten dat de simulaties de experimentele gegevens nauwkeurig reproduceerden, en ze verschaften verder inzicht in de rol van metaalionbewegingen bij de enzymkatalyse.

De bevindingen van deze studie bieden nieuwe inzichten in de mechanismen waarmee enzymen reacties katalyseren. Deze informatie zou kunnen worden gebruikt om nieuwe enzymen te ontwerpen of om de efficiëntie van bestaande enzymen te verbeteren.

Bron:

* [Onderzoekers onthullen hoe enzymbewegingen reacties katalyseren](https://www.berkeley.edu/news/media/releases/2021/01/enzyme-motions-catalyze-reactions)