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:
Российские ученые раскрыли механизм получения природного инсектицида
С помощью квантово-химических расчетов ученые из Института органической химии имени Зелинского Российской академии наук расшифровали механизм получения важного природного инсектицида. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале PLOS ONE, а кратко о них сообщили в пресс-релизе, поступившем ..
2015-04-13 4203 0 Научные открытия
0
Ученые раскрыли механизм старения человека
Один из самых больших секретов биологии - механизм старения человека - удалось раскрыть международной группе ученых в университете английского города Ньюкасл с помощью компьютерного моделирования, экспериментов с клетками и генетически модифицированной мышью.Совместно с коллегами из немецкого университета в Ульме англичане, ..
2012-11-15 3592 0 Научные открытия
1
Найден главный фермент, участвующий в процессе старения
Потребляя меньше калорий, можно замедлить старение и предотвратить развитие возрастных заболеваний, таких как рак и диабет 2 типа. Чем раньше потребление калорий снижается, тем больше эффект. Исследователи из университета Гетеборга опознали один из ферментов, который играет ключевую роль в процессе ..
2011-11-3 3102 0 Научные открытия
2
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 1999 0 Научные открытия
2
Впервые открыт механизм восстановления нервных клеток после инсульта
Шведские ученые открыли доселе неизвестный механизм, благодаря которому мозг после инсульта вырабатывает новые нервные клетки. Результаты исследования представлены в журнале Science, а кратко о нем сообщается в пресс-релизе Лундского университета. Обычно причиной ишемического инсульта является закупорка ..
2014-10-13 2569 0 Научные открытия
1
Раскрыт механизм убийства сибирской язвой
Исследователи построили трехмерную карту экзотоксина сибирской язвы, которая объясняет, каким образом он проникает в клетки и вызывает их гибель. Свои выводы ученые представили в статье, опубликованной 26 сентября в Journal of General Physiology. По их мнению, вещество действует подобно конвейерной ..
2016-09-28 1579 0 Научные открытия
0
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 3367 0 Научные открытия
0
Ученые изучили на бессмертие раковые клетки
Бессмертность раковых клеток объясняется их способностью обманывать естественные защитные механизмы, назначение которых заключается в способности пресекать полиферацию. Как правило раковые клетки используют фермент теломеразу для того, воздействовать на механизм преодоления, прогрессирующего укорочения хромосом после каждого ..
2012-07-29 2513 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 3152 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 2396 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 15406 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 1726 0 Научные открытия
0
Открыт главный фактор старения
Ученые из Института Скриппса (США) обнаружили главный, по их мнению, фактор клеточного старения. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает EurekAlert!Биологам удалось выделить протеин TZAP. «Этот белок устанавливает верхний предел длины теломер, — полагает ..
2017-01-17 5282 0 Научные открытия
0
Ученый из МГУ помог раскрыть загадку дыхания кишечной палочки
Международная группа ученых при участии исследователя из МГУ имени М.В. Ломоносова выяснила, с помощью какого фермента кишечной палочке удается дышать. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.Энергия для жизнедеятельности любого организма поступает с пищей и генерируется при помощи окислительно-восстановительных процессов. Пища ..
2016-04-26 1219 0 Научные открытия
0
Раскрыт механизм человеческой памяти
Исследователи из Массачусетской общей больницы под руководством Джошуа Роффмана (Joshua Roffman) выяснили, как дофаминовые рецепторы обеспечивают функционирование рабочей или оперативной памяти в мозге людей. В частности, было показано, что дофамин перенаправляет когнитивные ресурсы на поддержание необходимых функций мозга. ..
2016-06-05 2534 0 Научные открытия
0