Etkin enzimler yoğun moleküler damlacıkları hareketlendirdi
Deneyler ve benzetimler, hücre içindeki kalabalık ortamları temsil eden protein bakımından yoğun damlacıklarla enzimler arasında çift yönlü bir ilişki ortaya koydu. Damlacığın bileşimi tepkime etkinliğini değiştirirken, etkin enzimler de moleküler hareketliliği ve karışmayı artırdı. Basitleştirilmiş laboratuvar sistemi, kimyasal tepkimeler ile fiziksel hareket arasındaki bağı araştırıyor. Bu etkinin canlı hücrelerde ne ölçüde geçerli olduğu henüz belirlenmedi.
Bilim··Akşam
Kalabalık ortam enzim tepkimelerinin etkinliğini değiştirdi
Nature Communications'ta yayımlanan deneysel ve kuramsal çalışma, enzimlerin yoğun moleküler damlacıklarla ilişkisini inceledi. Japonya'daki Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü ve RIKEN araştırma kurumu, Almanya'daki Max Planck Dinamik ve Öz Örgütlenme Enstitüsü ile çalıştı. Basitleştirilmiş laboratuvar sistemi, hücre içindeki kalabalık ortamları temsil ediyor. Hücrelerde zarla çevrili olmayan yoğun bölgeler, molekülleri bir araya getirerek biyokimyasal tepkimeler için küçük ortamlar oluşturuyor.[1], [2]
Model ortamda sığır serum albümini adlı proteinden zengin damlacıklar kullanıldı. Ekip, metabolik tepkimelerde görev alan laktat dehidrogenaz ve alkol dehidrogenaz enzimlerini inceledi. Damlacık içinde bulunmak, seyreltik bir çözeltiye göre katalitik etkinliği artırdı. Ancak damlacık içindeki protein yoğunluğu daha da yükseldiğinde bu etkinlik azaldı. Böylece aynı ortamda yoğunluğun artışı her koşulda aynı sonucu vermedi; etki, moleküler kalabalığın düzeyine göre değişti.[1]
Etkin enzimler çevrelerindeki hareketi artırdı
Atom düzeyindeki benzetimler, kalabalık ortamın enzimde tepkimeyi kolaylaştıran kapalı bir biçimi destekleyebildiğini düşündürüyor. Daha güçlü kalabalıklaşma ise tepkimeye katılan moleküllerin hareketini yavaşlatabiliyor. Bu nedenle çevre, hem enzimin aldığı biçimi hem de tepkime sırasında gereken taşınmayı etkiliyor. Ekip, protein etkileşimlerinden damlacık boyunca molekül hareketine uzanan etkileri incelemek için deneyleri, bilgisayar benzetimlerini ve kuramsal hesapları bir arada kullandı.[1]
Etki ters yönde de işledi. Etkin enzim içeren damlacıklarda hem proteinler hem de izleyici parçacıklar daha kolay hareket etti. Etkin olmayan enzimlerle yapılan karşılaştırmalar, farkın yalnızca ortama fazladan protein eklenmesinden değil, katalizden kaynaklandığı yorumunu destekledi. Damlacığın bileşimi enzim etkinliğini değiştirirken, kimyasal etkinlik de çevredeki malzemenin fiziksel hareketliliğini etkiledi. Böylece araştırmacılar, ilişkinin iki yönünü aynı basitleştirilmiş sistemde inceleyebildi.[1], [2]
Araştırmacıların kuramsal modeli, kimyasal derişim farklarının damlacığın içinde ve çevresinde küçük akışlar oluşturmasını açıklıyor. Çalışmaya katılan biyokimyacılar, akışın biçimini izleyici parçacıklarla deneysel olarak doğruladı. Bu karışma, molekül ölçeğindeki tepkimeler ile daha büyük damlacığın fiziksel davranışı arasında bağlantı kuruyor. İnceleme böylece yalnızca enzimin kendi etkinliğindeki değişimle sınırlı kalmıyor; çevredeki hareketin nasıl değiştiğini de ele alıyor ve damlacık boyunca oluşan akışı kapsıyor.[1], [2]
Deneyler, bu karşılıklı etkileşimi canlı hücre içinde doğrudan göstermek yerine basitleştirilmiş bir damlacıkla yürütüldü. Gerçek bir hücre, bu model sisteminden daha fazla kimyasal çeşitlilik ve yapısal karmaşıklık içeriyor. Yazarlar, etkinin ne kadar genel olduğunu belirlemek için başka enzimlerle ve ortamı kalabalıklaştıran farklı moleküllerle çalışılması gerektiğini belirtiyor. Kimyasal etkinlikle fiziksel hareket arasındaki karşılıklı ilişkinin gerçek hücre içi bölmelerdeki kapsamı, araştırılmayı bekleyen bir soru olarak duruyor.[1]
