Investigadores de la Universidad de Aarhus desafían una de las piedras angulares de la bioquímica, la ecuación de Michaelis-Menten. Muestran que muchas enzimas en las vías de señalización son independientes de la concentración de sustrato, porque el sustrato está conectado físicamente a la enzima. Con estos resultados, Puede que algún día sea posible desarrollar fármacos que no solo se dirijan a la enzima, pero también afectan la forma en que se conecta a su sustrato.

Las células envían señales a través de cascadas de enzimas, donde una enzima pasa la señal a la siguiente. En tales cascadas Es crucial que la enzima reconozca los sustratos correctos para garantizar que, por ejemplo, una hormona activa las actividades celulares adecuadas. Proteína quinasas, las enzimas en tales cascadas, por lo general, no son lo suficientemente específicos por sí mismos, y, por lo tanto, dependen de otras proteínas para conectarlas físicamente a los sustratos adecuados.

"En la actualidad, describimos las enzimas de señalización con ecuaciones desarrolladas para enzimas metabólicas, ", Explica Magnus Kjærgaard." Las enzimas metabólicas que producen energía para nuestro cuerpo, por ejemplo, Necesita procesar muchos sustratos por minuto. A diferencia de, las enzimas de señalización actúan como interruptores, y, a menudo, solo es necesario convertir un único sustrato para tener efecto. Por lo tanto, las ecuaciones desarrolladas para describir las enzimas metabólicas son menos relevantes para las enzimas de señalización ".

Durante más de cien años, Los bioquímicos han descrito la actividad de las enzimas utilizando la ecuación de Michaelis-Menten, que describe cómo la actividad aumenta con el aumento de la ecuación del sustrato. Cuando la enzima está conectada a su sustrato, no importa la cantidad de sustrato presente. En lugar de, la velocidad de la reacción depende de cómo se conecta la enzima al sustrato y, por tanto, a la molécula conectora. Hasta ahora, no hemos tenido ninguna descripción de cómo la estructura de tales moléculas afecta las reacciones enzimáticas.

"Normalmente, la pregunta que está tratando de responder es qué forma de gráfico describe la actividad de la enzima. Tuvimos un problema mucho más fundamental, "dice el primer autor Mateusz Dyla." ¿Qué deberíamos poner en el eje X en lugar de concentración? "

Las moléculas conectoras controlan la señalización celular

Los autores crearon un sistema modelo en el que podían cambiar la conexión entre la enzima y el sustrato. Usaron esto para medir cómo la longitud de un conector flexible afecta la primera ronda de catálisis por la enzima, que tuvo lugar en milisegundos. Finalmente, terminaron con una ecuación que describe cómo la velocidad de la enzima depende de la conexión entre la enzima y el sustrato. Esta ecuación sugirió que las moléculas conectoras juegan un papel pasado por alto en el control de la señalización celular.

La conexión entre la enzima y el sustrato también afecta qué sustratos prefiere la enzima. Los sustratos que parecen similares pueden ser muy diferentes cuando la enzima solo procesa un sustrato conectado.

"Es como la diferencia entre cuánto tiempo me toma comer un solo perrito caliente, y cuántos perritos calientes puedo comer durante toda una semana, "Magnus explica." En el transcurso de una semana, Estaré limitado por la rapidez con que puedo digerir los perritos calientes. Esto es irrelevante para el tiempo que lleva comerse el primer perrito caliente. Por lo tanto, los dos tipos de medidas dan resultados diferentes. Si quieres entender los interruptores de quinasa, tienes que concentrarte en la primera ronda de catálisis ".

A largo plazo, esto puede tener implicaciones para el desarrollo de fármacos dirigidos a quinasas en, por ejemplo, cáncer. Mateusz explica:"Esperamos que algún día sea posible fabricar medicamentos que no solo se dirijan a la enzima, sino también apuntar a cómo está conectado a su sustrato ".

Los resultados han sido publicados en la revista internacional PNAS .