Химики раскрыли механизм переключения фермента-«многостаночника»

Химики раскрыли механизм переключения фермента-«многостаночника»

Новое исследование химиков из Массачусетского технологического института объясняет, каким образом один единственный фермент, известный как рибонуклеотид редуктаза (РНР), способен катализировать образование всех четырех нуклеотидов, из которых состоит ДНК. Работа была опубликована в журнале eLife. 

Большинство ферментов специализируется на преобразовании молекулы одного типа в другую. Необычность рибонуклеотид редуктазы заключается в том, что она способна катализировать превращение четырех разных молекул — рибонуклеотидов —  в соответствующие дезоксирибонуклеотиды. 

Рибонуклеотиды присоединяются к активному центру молекулы, играя роль субстрата для дальнейшего преобразования. Какой именно рибонуклеотид свяжется с РНР, определяет эффектор — молекула, присоединяющаяся к другой части фермента. Ученым было известно, что роль эффектора могут выполнять различные дезоксирибонуклеотиды, однако до сих пор не было известно, каким образом их присоединение влияет на связывание белка с субстратами. Чтобы прояснить механизм работы фермента, ученые использовали метод рентгеновской кристаллографии, с помощью которой определяли трехмерную структуру бактериальной редуктазы во время ее связывания с различными субстратами и эффекторами. 

Исследователи выяснили, что в отсутствие эффектора место связывания со субстратом находится в открытом состоянии. Однако, когда к ферменту присоединяется дезоксирибонуклеотид, это вызывает перестройку активного центра, в результате чего присоединиться к белку для дальнейшего превращения могут только определенные рибонуклеотиды. Для разных дезоксирибонуклеотидов эта перестройка будет происходить по-разному. Таким образом, РНР оказалась способна «переключаться» в различные структурные состояния, каждое из которых ответственно за определенную каталитическую реакцию. 

Поскольку для роста раковых клеток необходимо большое количество нуклеотидов, результаты исследования помогут ученым разработать способы регуляции РНР, которые снижают активность фермента и помогают в борьбе с опухолями. Также на основе данного подхода возможно создание антибактериальных и противовирусных препаратов.

ДНК состоит из нуклеотидов, которые сначала синтезируются при участии различных ферментов в виде рибонуклеотидов. РНР катализирует отделение от рибонуклеотидов гидроксильной группы, превращая их в дезоксирибонуклеотиды. Отсутствие гидроксильной группы у элементов ДНК делает ее более устойчивой к щелочной деградации.

Александр Еникеев

N+1

Похожие новости:
Химики впервые застали неон за взаимодействием с металлом
Химики из Кембриджского центра кристаллографии, Университета Рутгерса и Аргоннской национальной лаборатории впервые зафиксировали взаимодействие между неоном — благородным газом — и переходным металлом. Ученым удалось адсорбировать неон в металл-органический каркас. Взаимодействие наблюдалось при давлении около 100 атмосфер. Исследование ..
2016-08-13 2094 0 Научные открытия
2
Найдено безболезненное средство против камней в почках
Американские исследователи из Университета в Хьюстоне выяснили, что натуральный растительный экстракт способен растворить оксалат кальция — компонент камней в почках человека. О своем открытии ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.Химики определили, что соединение, называемое гидроксицитратом, является эффективным ..
2016-08-09 3474 0 Научные открытия
0
Химики создали первые микроракеты с отложенным пуском
Химики из Университетов Калифорнии (США) и Алькалы (Испания) создали первые каталитические микроракеты с отложенным пуском. При погружении в раствор, содержащий «топливо», частицы начинают двигаться не сразу, а с задержкой, которая может достигать получаса. Размер ракет в несколько раз меньше толщины ..
2016-10-23 3234 0 Научные открытия
0
Химики приблизились к разгадке возникновения жизни на Земле
Американские химики утверждают, что пара простых соединений, в изобилии доступных на древней Земле, способны создать три основных класса биомолекул, необходимых для развития жизни: нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), аминокислоты и липиды. Исследование на эту тему представлено в журнале Nature Chemistry. Возникновение ..
2015-03-20 2488 0 Научные открытия
1
Химики объяснили исчезающие острова Титана
Химики из Университета Реймса (Франция), Мексиканского института нефти и Национального политехнического института нефти объяснили возникновение и исчезновение «островов» в морях Титана. По словам исследователей, похожие на острова объекты в действительности являются крупными пузырьками азота, поднимающимися с глубины порядка 200 метров. Повышенное ..
2017-04-19 15820 0 Научные открытия
0
Химики предложили молекулярный двигатель Ванкеля
Американские химики предложили схему молекулярного двигателя Ванкеля. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Двигатель представляет собой кластер (то есть скопление взаимосвязанных молекул), состоящий из 13 молекул бора (также в работе рассматривался кластер ..
2012-04-16 1802 0 Научные открытия
0
Химики открыли путь к синтетической жизни
Команда химиков под руководством Арье Уоршела (Arieh Warshel) из Университета Южной Калифорнии разработали метод, позволяющий предсказать каталитическую активность различных ферментов. В будущем это позволит создавать ферменты с нужными свойствами для промышленного производства, а также для получения искусственных клеток. ..
2016-05-11 1824 0 Научные открытия
0
Впервые создан комплекс одновременно с одинарной, двойной и тройной связью металл-азот
Химики из Университета Мичигана впервые синтезировали комплекс, в котором центральный атом металла одновременно образует одинарные, двойную и тройную связи с атомами азота лигандов. Нитридо-имидо-амидный комплекс хрома был получен в двухстадийном синтезе и оказался янтарно-желтым кристаллическим соединением. Синтез ..
2016-01-15 1429 0 Научные открытия
0
Химики продемонстрировали кандидата в предшественники РНК
Ученые обнаружили способность циануроновой кислоты и соединенийтриаминопиримидина образовывать нековалентные полимерные комплексы, которые могли быть предшественниками РНК в ходе добиологической эволюции. Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, а ее краткое содержание приводит ScienceNow. Оба исследованных вещества ..
2013-02-13 1340 0 Научные открытия
0
Британские химики открыли путь к водородным двигателям
Специалисты небольшой венчурной фирмы Acal Energy из города Ранкорн в графстве Чешир утверждают, что нашли способ радикально снизить стоимость эксплуатации автомобильных двигателей, работающих на водороде. "Мы убеждены, что это прорыв исторического значения, - заявил представитель компании Брендан Билтон. ..
2013-10-13 2345 0 Научные открытия
0
Эксперимент с лазером объяснил зарождение жизни от удара метеорита
Благодаря высокомощному лазеру в пражской лаборатории ученые смогли воссоздать удар астероида (или кометы) по поверхности древней Земли и получить, за долю секунды, все органические компоненты РНК (рибонуклеиновой кислоты), которую считают первым носителем генетической информации. Результаты эксперимента ..
2014-12-10 1850 0 Научные открытия
-1
Рождение квазикристаллов в метеоритах воспроизвели в лаборатории
Геохимики из США и Италии под руководством Пола Асимова из Калифорнийского технологического института нашли свидетельства того, что квазикристаллы могут возникать в результате столкновений астероидов. Лабораторный эксперимент объясняет возможное происхождение двух известных квазикристаллов, найденных на Земле. Оба они были частью метеорита ..
2016-06-15 1400 0 Научные открытия
0
О парацетамоле, печени и структурной химии
Химики из Новосибирского государственного университета изучили строение новой формы метацетамола - аналога всем известного парацетамола. Любое лекарство может как помочь организму, так и навредить ему, порой очень и очень сильно. Наверняка все, кто хоть раз болел простудой, принимали лекарственные ..
2015-08-29 5390 0 Научные открытия
1
Физики определили самое тугоплавкое вещество
Физики из Имперского колледжа Лондона, Института трансурановых элементов (Карлсруэ) и Университета Лондона уточнили температуры плавления карбидов гафния и тантала. С помощью лазерных методов плавки ученые показали, что наибольшей температурой плавления обладает чистый карбид гафния — HfC0,98 — ..
2016-12-23 16495 0 Научные открытия
0
2011 год оказался богатым на самые странные научные исследования
Готовя в конце декабря традиционную индейку, мало кто задумывается, что у этой привычной, казалось бы, операции есть серьезная фундаментальная база. Шведский ветеринар Денис Вервилген посвятил свое то ли кулинарное, то ли хирургическое исследование поиску способа, как лучше с научной точки зрения ..
2012-01-1 1509 0 Научные открытия
0