Nuevo estudio sobre el funcionamiento dinámico de las enzimas
Una de las características más excepcionales del mundo que nos rodea es la capacidad de los seres vivos de experimentar reacciones químicas complejas, rápidas, precisas y ordenadas de forma secuencial. En este contexto, ciertas moléculas de naturaleza protéica ejercen de catalizadores de dichas reacciones, pero no se conoce con precisión los mecanismos que las rigen. Ahora investigadores de Francia ofrecen información nueva sobre estos procesos en un estudio publicado en la revista PLoS Biology. Los responsables del trabajo pertenecen a las siguientes instituciones: Institut des Sciences du Végétal (IVS) del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS, Francia), Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (LCBPT), Institut de Biochimie et Biophysique Moléculaire et Cellulaire (IBBMC) y Laboratoire de Cristallographie et RMN Biologique. Estos científicos investigaron la unión de un compuesto con propiedades terapéuticas a su diana biológica. Las enzimas son macromoléculas específicas que catalizan reacciones bioquímicas y que pueden reutilizarse múltiples veces, pero hasta ahora no se sabía cada uno de los pasos que tenían lugar durante estas reacciones. El proceso se inicia mediante el reconocimiento del sustrato. A continuación la enzima entra en contacto con ciertos grupos químicos que le son específicos y seguidamente se transforma. Entonces, según indican los investigadores, el sustrato resulta beneficiado del entorno químico que se establece y queda unido a las deformaciones de grupos moleculares físicamente próximos entre sí. De este modo, el conjunto macromolecular alcanza cierto estado efímero altamente reactivo denominado «estado de transición». En consecuencia, la reacción bioquímica se acelera en un factor de varios cientos de miles de millones de veces. En la década de los años cincuenta se formuló el modelo de «ajuste inducido», según el cual el sustrato condiciona la forma de la enzima. Conforme a éste, en un principio el pequeño compuesto interactúa con la enzima, una interacción que motiva el cambio conformacional de la macromolécula enzimática, que a su vez posibilita la transformación del sustrato. En el estudio referido, los investigadores emplearon la enzima de una diana terapéutica y estudiaron un compuesto pequeño que imitaba el sustrato y que podía establecer un enlace fuerte con dicha enzima, bloqueando su actividad y presentando propiedades antibióticas, antineoplásicas y herbicidas. En opinión de los autores, la etapa de «ajuste inducido» es necesaria para asegurar un enlace eficaz del compuesto con la enzima diana. En resumen, es el diminuto compuesto en el que motiva la modificación conformacional una vez se adhiere a la enzima. Deduciendo la resolución de la estructura precisa de esta enzima a partir de la planta Arabidopsis thaliana, los investigadores han logrado mostrar las interacciones y la conformación de la enzima y el sustrato en cada etapa de la reacción. Se forma un enlace de hidrógeno que estabiliza el complejo enzima-sustrato en el estado de transición. Esto posibilita que la reacción de hidrólisis enzimática se produzca de manera correcta. A la luz de sus resultados, los autores aseguran que este modelo es válido para todas las formas de enzima, sobre todo las halladas en bacterias, los objetivos de los antibióticos. Además, aseguran que sus datos muestran el mecanismo por el que una molécula terapéutica se puede adherir a su diana, hacer que se disocie y, de ese modo, prolongar el efecto del fármaco más allá del período de administración del tratamiento. Los resultados de este estudio pueden resultar de utilidad para otras investigaciones orientadas al desarrollo o la mejora de las propiedades farmacológicas de compuestos.Para más información, consulte: PLoS Biology: http://www.plosbiology.org/home.action Institut des Sciences du Végétal (IVS): http://www.isv.cnrs-gif.fr/
Países
Francia