Новости химической науки > Как ферменты обращают конфигурацию молекулы

Ряд антибиотиков убивает бактерии за счет ингибирования ферментов, которые применяются микроорганизмами для строительства своих клеточных стен. У некоторых бактерий формирование клеточных стенок основано на действии фермента аланинрацемазы, который способствует превращению L-аланина в его энантиомер – D-аланин.

Исследователи из Франции смогли разработать методику, основанную на применении ядерного магнитного резонанса, которая позволяет отслеживать активность этого фермента в режиме реального времени. По словам исследователей, более полная информация о механизме действия аланинрацемазы может способствовать созданию антибиотиков нового поколения.

Фермент аланинрацемаза (зеленый) способствует превращению L-аланина (слева снизу) в его энантиомер – D-аланин (слева, сверху). (Рисунок из Anal. Chem., DOI: 10.1021/ac4004002)

В настоящее время исследователи изучают кинетику реакций, катализируемых такими ферментами, определяя концентрацию продукта обращения конфигурации с помощью кругового дихроизма, однако для измерений такого типа необходимо время от времени брать пробы из реакционной смеси и анализировать их – такая практика не дает возможности осуществлять непрерывное слежение за реакцией. Наблюдать за процессом в режиме реального времени можно с помощью метода ЯМР, однако ядерный магнитный резонанс не может отличить один энантиомер аланина от другого.

Ранее исследователи из группы Филипа Лесо (Philippe Lesot) сообщали о применении метода ЯМР для дифференциации L- и D-аланина с помощью ЯМР [2]. Исследователи помещали смесь аминокислот в ампулу ЯМР, содержащую короткие цепочки ДНК. Эти цепочки ДНК образовывали хиральные жидкие кристаллы, способствовавшие различной ориентации обоих энантиомеров, в результате чего каждый из оптических изомеров проявлялся в спектре индивидуально.

Узнав о методике Лесо, Моник Чан-Хуо (Monique Chan-Huot) решила попробовать применить ее для изучения механизма действия аланинрацемазы. Хуо и Лесо выполнили совместное исследование для адаптации методики для изучения работы фермента в режиме реального времени. Ключевым вопросом, на который было нужно получить ответ, было – сохраняет ли фермент свою активность в необычном для него жидкокристаллическом окружении.

Исследователи обнаружили, что перемешивание образцов с помощью центрифугирования обеспечивает равномерное распределение фермента в жидких кристаллах, в этом случае скорость обращения конфигурации соответствовала скорости, значение которой определялось с помощью других методов. На следующем этапе исследователи планируют использовать метод ЯМР для изучения ингибиторов этого фермента – такое исследование может привести к созданию новых антибиотиков.

Источники: [1] Anal. Chem., DOI: 10.1021/ac4004002; [2] Chem. Commun., DOI: 10.1039/C1CC15097A

метки статьи: #аналитическая химия, #кинетика и катализ, #молекулярная биология, #супрамолекулярная химия, #химия поверхности