Nötronlar Vitamin B6 Bağımlı Enzim Aktivitesinin İlaçların Geliştirilmesinde Önemli Olduğunu Gözlemledi
ORNL- öncü takımı, vitamin B6 bağımlı bir protein olan ATT enzimini gözlemlemek için nötronları kullanarak kimyasal reaksiyonların sadece bir aktif bölgede meydana geldiğini buldu. ATT’de var olduğu düşünülmeyen düşük bariyerli ( kısa ve çok güçlü) hidrojen bağlarını (magenta bölge) içeren önemli hidrojen atomlarının pozisyonunun nükleer saçılımlı uzunluk kütle haritaları (renklendirilmiş bölge) kullanılarak aydınlatılması sonucu bu atomların kataliz için hayati rol oynayabileceği sonucuna varıldı.
Energy’s Oak Ridge ulusal laboratuvarı departmanında bulunan bilim insanları, ilaç dirençli tüberküloz, sıtma ve diyabet gibi hastalıklarla savaşmak için kullanılabilecek ilaçlar ve yeni antibiyotiklerin keşfedilmesine olanak sağlayabilecek vitamin B-6 bağımlı proteinin nötron yapısal analizini gerçekleştirdi.
Araştırma takımı özellikle , vücuttaki belirli aminoasitlerin metabolizmasında önemli rol oynayan enzim olan aspartat aminotransferazdaki hidrojen atomlarının lokasyonunu belirlemek için nötron kristalografisini kullandı.
Nature Communications ‘ da yayınlanan çalışmanın kıdemli yardımcı yazarı olan ORLN takımından Andrey Kovalevsky ‘’Doğada yüzlerce üyesi bulunan geniş protein ailesine bağlı vitamin B-6 bağımlı enzimin ilk nötron yapısını görüntüledik’’ ifadelerini kullandı.
Vitamin B-6 bağımlı proteinler, hücre içinde yüzlerce farklı kimyasal reaksiyonu yürüten enzimlerin çeşitli grubunun bir bölümünü oluşturmaktadır.
‘’Bu enzimlerin her biri, diğer görünür kimyasal reaksiyonları baskılarken hassas kesinlik ile spesifik kimyasal reaksiyonları baskılamada eşsiz davranışlar göstermektedir.’’ diyen Kovalevsky ‘’Bunları nasıl başardıkları hala anlaşılmış değil, fakat ilaç dizaynında önemli bir role sahip.’’ diye belirtti.
Çalışma takımının önceki araştırmasında, kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği enzimin aktif merkezinin içinde ve çevresinde dolanan hidrojen atomlarının pozisyonunun enzimin reaksiyon türüne işaret ettiği öngörülmüştü. Hidrojen atomlarının kesin lokasyonunu bulmak bu enzimin üstün spesifik davranışlarını açıklayabilse de, hidrojen atomlarının X-ışını kristalografisi gibi yöntemlerle tayin edilmesinin zor olduğu bilinmekteydi.
ATT içindeki hidrojen atomlarının pozisyonlarını doğru olarak tayin edebilmek için ORNL öncü takımı nötron kırınımı tekniklerine yöneldi. Araştırmacılar hassas protein kristallerini ORNL ‘nin yüksek akılı izotop reaktöründeki IMAGINE ışık hüzmesi yoluna ve Fransa, Grenoble ‘de bulunan Laue-Langevin enstitüsündeki LADI-III ışık hüzmesi yoluna maruz bıraktı.
Şaşırtıcı bir biçimde, takım enzim katalizli kimyasal reaksiyonun sonra ve önce perspektifini sağlayan yüksüz ATT biyomolekülü ile yüklü ATT biyomolekülü arasında oluşan bir reaksiyon gözlemledi.
‘’Veriler gösteriyor ki her bir enzimin biyomoleküler yapısında aktif bölgede kimyasal reaksiyon oluşumu meydana geldiğinde kovalent bağların tekrar düzenlenmesi görülürken, reaksiyon meydana gelmeyen bölgede bu durum oluşmuyor.’’ diyen Kovalevsky ‘’Aslında daha önce nötron kullanılarak hiç bir protein için bulunmamış olan; bir protein kristalindeki iki yapıyı elde edebilmekteyiz.’’ şeklinde sözlerine devam etti.
Bu bilgiler ışığında takım, hidrojen atomunun enzimle etkileştiği andaki spesifik davranışlarını tayin edebilmek için moleküler simülasyonlar yürütme kararı aldı. Elde edilen sonuçların, birden fazla ilaç dirençli tüberküloz, sıtma, diyabet ve antibiyotik dirençli bakterilere karşı özgün ilaçların gelecekteki dizaynına rehberlik etmede yardımcı olabileceği düşünülmektedir.
Yürütülen bu çalışma sayesinde nötronların biyolojik sistemlerdeki hidrojen atomlarının lokasyonunun belirlenmesinde eşsiz bir prob olduğu ve bize bu önemli enzimin yapısal detayları hakkında eşi benzeri görülmemiş bilgiler sağladığı görülmektedir.
Kaynak : biosciencetechnology.com
