波恩大学 硫胺素焦磷酸的化学结构和转酮酶的蛋白质结构
黄色硫胺素焦磷酸辅因子和黑色木酮糖5-磷酸底物
信用:托马斯·沙菲/维基百科 酶的结构决定了它们如何控制消化或免疫反应等重要过程
这是因为蛋白质化合物不是刚性的，而是可以通过可移动的“铰链”改变其形状
“酶的形状取决于它们的结构是在试管中还是在活细胞中测量的
这是波恩大学的物理化学学家发现的关于鼠疫病原体的一种酶YopO的情况
这一基本结果现已发表在《Angewandte Chemie》杂志上，也有可能引起药物研究的兴趣
所有活细胞都含有蛋白质，这对维持身体功能至关重要
蛋白质主要由氨基酸组成，并且作为催化剂(酶)，能够进行否则不会发生的生化反应
酶控制例如消化和免疫系统
“生化反应的类型及其发生方式取决于蛋白质的结构，”教授说
医生
来自波恩大学物理和理论化学研究所的奥拉夫·希曼
蛋白质不是刚性的，但可以通过可移动的“铰链”改变其形状
“结构和动力之间的相互作用决定了会发生什么
为了催化一个特定的过程，酶和被转化的物质必须像钥匙和锁一样结合在一起
YopO锚定在膜中，因此特别稳定 科学家们用鼠疫病原体(耶尔森氏菌)中的一种蛋白质进行研究
这些细胞通过向攻击的巨噬细胞注射YopO(耶尔森氏菌外部蛋白O)等蛋白质来欺骗免疫系统
YopO与防御细胞的肌动蛋白结合，导致免疫细胞不再能够包裹和消化病原体
“我们使用YopO是因为这种酶在医学上很有趣，可以锚定或固定在膜上，”席曼解释说
“后者是我们在室温下进行测量的重要先决条件
" 希曼研究小组的尼科·弗莱克为此开发了自旋标签，专门用于细胞内的研究
这些是小组成员卡斯帕·阿的小“旗帜”
霍伊巴赫附着在蛋白质的不同位置
使用DQC(双量子相干)方法，它在分子水平上像一把尺子一样工作，团队成员托拜厄斯·赫特测量了旗帜之间的距离
“如果我们知道自旋标签之间的距离，我们就可以推断出某种酶能够呈现哪些结构，”赫特说
这有点像分子的“卫星导航”；毕竟，车辆导航系统也是基于距离测量的
研究人员将DQC方法应用于试管中的YopO，作为比较，还应用于非洲爪蛙卵中，这种蛙卵在科学中经常被用作模型生物
尼科·弗莱克解释说，为了在细胞中进行测量，用注射器将标有标记的YopO注射到鸡蛋中，“非常类似于鼠疫病原体在分子水平上的方式。”
这表明，当在试管中的水溶液中时，YopO能够占据比在蛋中更多的不同结构
希曼说:“在试管中，YopO在结构上比在活细胞中更易移动。”
“在细胞中，膜等结构以及与其他蛋白质的相互作用降低了YopO的结构多样性
" 基本原理 这一发现不仅适用于YopO，而且是一个基本原则:在试管中没有其他细胞结构强加的“束腹”，酶的展开可能性更大
研究人员认为，这对所有涉及生物分子的研究都有影响
“对分离的生物分子的研究当然是必要的
然而，为了获得完整的图像，这样的结构和动力学应该在尽可能自然的条件下进行研究
卡斯帕·霍伊巴赫补充道:“如果一项研究的结果涉及到细胞中的生物分子过程，那么我们也应该研究活细胞中蛋白质的结构和动力学
" 由于蛋白质控制不同的细胞过程，它们也是寻找新疗法的焦点
因此，研究人员相信，波恩大学研究小组提出的结果对药物研究也有潜在的意义
“细胞内的相互作用对蛋白质的结构和动力学很重要，”席曼说
“因此，在寻找活性物质的过程中，酶的结构是如何决定的就很重要了
"
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