Für das, was wird angenommen, dass das erste Mal sein , haben Forscher an der Johns Hopkins University das Innenleben eine wichtige Klasse von Enzymen innerhalb der äußeren Hüllen der Zellen befindet beleuchtet. Zu ihrer großen Überraschung , sie berichten , diese Proteinschneider , genannt Rauten Proteasen, sind völlig anders als fast jede andere Art von Enzym untersucht , die keine Anziehungskraft auf die Proteine sie geschnitten und extrem langsam bei ihrer Schnitte.
Die Forscher sagen, ihre Ergebnisse könnten erklären, warum Bemühungen um Medikamente gegen die Enzyme , die in der Parkinson-Krankheit und Parasiteninfektionen beteiligt sind, zu entwerfen , sind bisher gescheitert . Eine Zusammenfassung ihrer Forschung in der Zeitschrift Cell .
" Die Eigenschaften, die als ein Problem für die meisten Enzyme gesehen werden würden, sind genau das, was zu geben Rauten Proteasen ihre einzigartige Funktion in der Zelle ", sagt Sinisa Urban, Ph.D., Associate Professor für Molekularbiologie und Genetik an der Schule der Medizin und der Howard Hughes Medical Institute . "Unsere Ergebnisse zeigen, dass zu fangen und zu schneiden alle instabilen Proteine in Zellmembranen , Rauten Proteasen müssen ' stoppen und frisk ' sie alle ohne Unterschied , und ihre Schnittrate muß langsam genug, um stabile Proteine, die ohne Verletzung zu entkommen. "
Enzyme sind Proteine, die im wesentlichen Moleküle, wie andere Proteine zu modifizieren. Beim Vergleichen Enzymen analysiert Wissenschaftler ihre Effizienz, die sich auf zwei Faktoren abhängig : der " Magnetismus " oder Anziehung zwischen einem Enzym und dessen " Beute" und die Geschwindigkeit, mit der das Enzym macht seine Modifikationen .
Die meisten Enzyme arbeiten in einer wässrigen Umgebung , die sie relativ einfach in Labors zu studieren macht . Die ölige Schicht von Fettmolekülen , die eine Grenze zwischen der Innenseite und der Außenseite einer Zelle erzeugt, ist jedoch eine drastisch unterschiedliche Umgebung . Sie dicker ; es fehlt Wasser, die in der Regel für Enzyme zur Arbeit erforderlich ist ; und es ist zweidimensional, die die Positionierung von Enzymen und ihre Beute einschränkt. Trotz dieser Unterschiede hatten viele Forscher angenommen, dass alle Enzyme, die in der gleichen Weise funktioniert , ob sie in wässrigen oder öligen Umgebungen residierte .
Um diese Annahme zu erforschen, benötigt Urbans Team , die Geschwindigkeit des Rauten Proteasen zu testen. Aber Seth Dickey , Ph.D., der Hauptautor der Studie , erklärt, dass die Messung der Geschwindigkeit einer Membran -Enzym die traditionelle Art war so etwas wie mit Menschen beginnen ein Rennen innerhalb einer Meile langen Tunnel , wo sie nicht gesehen werden kann . "Wir haben nicht die Werkzeuge, um es uns ermöglichen, die zu Beginn des Rennens zu sehen , wenn die Enzyme sind am schnellsten und am Anfang ihrer Arbeit ", sagt er .
Um diese Schwierigkeit zu überwinden , Urbans Team zunächst synchronisiert die Enzyme durch die Einrichtung ihrer "Rasse" unter sauren Bedingungen , die Rauten Proteasen inaktiviert . Auf diese Weise konnten die Forscher das Enzym zu deaktivieren , und halten Sie sie ab , bis sie neutralisiert die Säure , wenn sie bereit Überwachung der Rennen zu beginnen waren .
Was das Team erlebt gehörten zu den langsamsten Enzymen überhaupt, sagt Urban. Sie nahmen mehr als zweieinhalb Minuten , jeden Schnitt zu machen , während die meisten Enzyme nehmen nur Hundertstelsekunden . Zusätzlich dazu, langsam, zeigten die Enzyme keine Anziehungskraft auf einige Proteine über andere, da die meisten Enzyme machen .
Während diese Ergebnisse waren überraschend , Stadt denkt, dass es eine vernünftige Erklärung . Normalerweise werden Rauten Proteasen wirken wahrscheinlich als Qualitätskontrolle Enzyme , die Proteine instabil geschnitten , bevor sie Schaden für den Organismus zu tun, schlägt er vor. In wässrigen Umgebungen , sind instabile Proteine ziemlich wackelig und sind leicht zu erkennen und von anderen Qualitätskontrolle Enzyme zerstört. Erkennen instabiler Proteine in öligen Umgebungen ist schwieriger, weil Fettmoleküle zu unterstützen , die die Proteine und ihnen das Aussehen des Seins stabil.
Aus ihrer bisherigen Arbeit , weiß, dass das Team Rauten Proteasen ähneln Wasser gefüllten Fässer mit Seitentore für die Protein Eintrag. Ihre neueste Arbeit legt nahe, dass stabile und instabile Proteine geben Sie die Seiten-Gate gleichermaßen. Stabile Proteine wahrscheinlich intakt und treiben wieder in die Membran vor dem langsamen Scheren des Enzyms eine Chance haben , sie zu befestigen , während instabile Proteine beginnen, in der wässrigen Innenraum wackeln und haben eine harte Zeit des Enzyms Lauf verlassen . Dort wird das Enzym zu befestigen, so dass die Zelle , um sie für die Ersatzteile zu recyceln.
" Wir hoffen, dass dieses neue Enzym Synchronisation Technik und die Erkenntnisse, die wir gemacht wird weithin für alle Membran eingebetteten Enzyme angewendet werden ", sagt Urban.
Er stellt fest, dass membrangebundenen Enzyme umfassen Enzyme, die bei einer Vielzahl von Erkrankungen in Verbindung gebracht worden sind : von Alzheimer-Krankheit bis Leukämie um virale , bakterielle und Pilzinfektionen. Ist beispielsweise Gamma-Sekretase -Enzym in einer Membran Verarbeitungsbeauftragten das Protein beta- Amyloid . Clipping- Beta-Amyloid an der falschen Stelle scheint , um Klumpen des Proteins im Gehirn von Alzheimer-Patienten führen . Städtische sagt, dass ein angemessenes Verständnis der Membranenzyme ist von größter Bedeutung , um die Suche nach Medikamenten, die ihr Verhalten ändern .