Stenford Universitetinin tədqiqatçıları fermentlərin hərəkətdə olan forma dəyişdirilməsinin bir sıra 1000-dən çox rentgen şəklini istifadə edərək həyatın ən böyük sirlərindən birini – fermentlərin həyatı təmin edən biokimyəvi reaksiyaları bu qədər dramatik şəkildə sürətləndirməyə qadir olduğunu aydınlaşdırdılar. Onların tapıntıları fundamental elmdən tutmuş dərman kəşfinə qədər sahələrə təsir göstərə bilər və elmin sinifdə necə tədris edildiyinə dair yenidən düşünməyə səbəb ola bilər.

Tədqiqatın baş müəllifi, Tibb Məktəbinin biokimya professoru Den Herşlaq qeyd edir: “Fermentlərin reaksiyaları sürətləndirdiyini deyəndə, bəzi reaksiyalar üçün trilyon-trilyon dəfə daha sürətli olduğunu nəzərdə tuturam”. “Fermentlər həqiqətən diqqətəlayiq kiçik maşınlardır, lakin onların necə işlədiyinə dair anlayışımız çatışmır.”

Herşlaq dedi ki, məntiqli çoxlu fikir və nəzəriyyələr var, lakin biokimyaçılar bu fikirləri fermentlərin nəhəng reaksiya sürətlərindən məsul olan kimyəvi və fiziki qarşılıqlı təsirlərin konkret anlayışına çevirə bilməyiblər. Nəticədə, biokimyaçıların əsas anlayışı yoxdur və buna görə də, təbiətdə olduğu kimi, ferment dərəcələrini proqnozlaşdıra və ya yeni fermentlər dizayn edə bilməyiblər ki, bu da sənaye və tibbdə təsirli olacaq.

Tədqiqatın ilk müəllifi, Herşlaqın laboratoriyasında doktorant olan Siyuan Du, “Ferment vəziyyətlərinin bu təfərrüatlı ansambllarından istifadə edərək, biz fermentlərdə hansı xüsusiyyətlərin katalizi təmin etdiyini və kimyəvi təfərrüatı ilə dəqiq izah edə bildik” dedi. Onların araşdırması Science jurnalının 14 fevral sayında dərc olunub .

“Bizim yeni yanaşmamız və anlayışımız bizi təbiətdə olanlarla rəqabət aparan fermentlər hazırlaya bilmək üçün bir yola başlayır, baxmayaraq ki, bu, yalnız başlanğıcdır və bu məqsədə çatmaq üçün daha çox iş lazımdır”, – Herşlaq əlavə edib.Oyna

00:00

00:01SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1739784408&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-power-enzymes-reshape-biochemistry.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTk3Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciXV0sMF0.&dt=1739784408742&bpp=3&bdt=134&idt=3&shv=r20250211&mjsv=m202502120101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739783743%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739783743%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739783743%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7236001293865&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2415&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090351%2C95344788%2C95352069%2C31090416%2C31090357%2C95347432%2C95350015&oid=2&pvsid=869223017224674&tmod=684137592&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=8

Tutulmayan varlıqlar

1926-cı ilə qədər biokimyaçılar canlı sistemlərə xas olan reaksiyalar qarşısında çaşqınlıq içində idilər və onları sirli bir “həyati güc”ə çevirdilər. Həmin il Ceyms Sumner Nobel mükafatı qazanan bir araşdırmada ilk məlum ferment olan ureazanı təcrid etdi. O vaxtdan biokimyaçılar keçən əsri fermentlərin reaksiyaları necə bu qədər sürətli və spesifik etdiyini anlamağa çalışdılar. Yəni, onlar kəmiyyətcə deyil, sözlə necə işlədiklərini təsvir ediblər və bu, onların necə işlədiyinə dair mübahisələrə və ziddiyyətli fikirlərə səbəb olub.

Du və Herchlag, biofiziklər arasında fermentlərin tək bir quruluş olmadığına dair geniş yayılmış fikir əsasında qurulmuşdur. Bunun əvəzinə, kataliz zamanı fermentlərin müxtəlif fiziki vəziyyətlər və ya konformasiya ansamblları arasında necə hərəkət etdiyini göstərən “ansambllar” adlandırdıqları şeyə diqqət yetirirlər.

“Bütün mövcud modellər reaksiya verən kimyəvi maddələrin və kimyəvi qrupların reaksiyalara kömək edən ferment üzərində müəyyən dərəcədə yerləşdirilməsindən istifadə edir” dedi Herschlag. Lakin Herschlag və Du-nun qəbul etdiyi bu yeni “ansambl” yanaşması olmadan onu ölçmək üçün heç bir yol olmadığı halda, yerləşdirmənin nə qədər vacib olduğu ilə bağlı mübahisələr davam edir.

“Fermentlər daim hərəkətdədirlər – vəziyyətlər ansamblında – və reaksiyanın sürəti ansambl daxilindəki ehtimallarla müəyyən edilir” dedi Du.

Onların mövzusu kimi müəlliflər serin proteazları kimi tanınan fermentlər ailəsini seçiblər ki, bu ailənin biokimya dərsliklərinin əksəriyyəti fermentativ prosesləri yeni başlayan biokimyaçılara izah etmək üçün istifadə edir.

Bu ansamblları tədqiq edərək və fermentlər üzərindəki reaksiya vəziyyətlərini təmiz suda katalizlənməmiş fermentlərin vəziyyətləri ilə müqayisə edən Herschlag və Du, kimyəvi və fiziki olaraq necə işlədiyini başa düşmək üçün aktiv sahə kimi tanınan bir reaksiya zamanı ferment və hədəf molekulun qovuşduğu dəqiq yerdə fərdi energetik töhfələrə ferment katalizini parçaladılar.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Potensial enerji

Bir nümunədə Du bir fermentin aktiv yerindəki oksigen atomunun “hücum etdiyi” molekuldakı bir karbon atomuna necə təsir etdiyini qeyd etdi. Bu, bir az qıvrılmış yaya bənzəyir, dedi Du, lakin həddindən artıq hərfi şərhə qarşı xəbərdarlıq edərək, ayrı-ayrı atomların və atom qruplarının hərəkət yollarının yayın hamar hərəkətindən fərqli olduğunu qeyd etdi.

“Bu atomları bir araya gətirən bir az gərginlik var və reaksiya baş verdikdə, bütün bu yığılmış enerji reaksiyanı irəli itələyir və bu, daha sürətli reaksiyaya səbəb olur” dedi.

Du daha sonra qeyd etdi ki, bu katalitik strategiyalar gözlənildiyi kimi bütün serin proteazlarda, həm də 100-dən çox digər fermentlərdə meydana çıxdı.

“Təbiət bu mexanizmləri bir çox ferment ailəsində müstəqil şəkildə təkamül etdirdi – bu, təcrid olunmuş xüsusiyyət deyil, təkamül nəticəsində təbiət tərəfindən dəfələrlə kəşf edilmiş katalitik mexanizmlərdir. Bu o deməkdir ki, biz təbiəti kopyalaya və yeni fermentlərin layihələndirilməsi və qurulması üçün bu və digər xüsusiyyətlərdən istifadə edə bilərik”.

Sonrakılara gəlincə, Herschlag və Du dedilər ki, bu mühüm biokimyəvi maddələrin fövqəladə qabiliyyətlərini sadə kimyəvi ifadələrlə izah etmək bacarığı biokimyanın tədrisində inqilab yarada bilər və bir sıra mühüm sahələrdə yeni elmi sürətləndirə bilər.

“Əslində,” Herschlag dedi, “biz fermentlər üzərində real gücə sahib olacağımızı gözləmədən və daha yaxşılarını hazırlamadan əvvəl onları daha yaxşı başa düşməliyik.”

Daha çox məlumat: Siyuan Du et al, Konformasiya ansamblları serin proteaz katalizinin mənşəyini ortaya qoyur, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.ado5068

Jurnal məlumatı: Elm 

Stanford Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir