Gli scienziati di Yale hanno adottato un nuovo approccio per svelare la complessa struttura e regolazione degli enzimi:l'hanno cercato su Google.

In un nuovo studio pubblicato online questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , Il professore di chimica Victor Batista e i suoi colleghi hanno utilizzato l'algoritmo di Google PageRank per identificare gli amminoacidi chiave nella regolazione di un enzima batterico essenziale per la maggior parte dei microrganismi.

Gli enzimi sono biomolecole con la capacità unica di accelerare le reazioni chimiche necessarie per la vita. Sebbene queste reazioni chimiche avvengano normalmente in una piccola porzione dell'enzima, nota come sito attivo, l'accelerazione della reazione è solitamente regolata dal legame di una molecola in una parte diversa dell'enzima. La posizione di legame è nota come sito allosterico.

Nonostante decenni di studi, è ancora poco chiaro come l'informazione venga trasferita dal sito allosterico al sito attivo. Gran parte della difficoltà ha a che fare con il gran numero di atomi coinvolti e la grande flessibilità strutturale degli enzimi.

Il team di Yale ha notato che una domanda simile era stata affrontata anni prima nel campo dell'informatica. I ricercatori di Google avevano studiato il flusso di informazioni su Internet, utilizzando PageRank per indicare l'importanza di ogni pagina web in termini di numero e qualità dei collegamenti ad altri siti Internet.

"Questo problema è del tutto analogo allo scambio di informazioni tra siti distanti che caratterizza l'allosterismo, " disse Uriel Morzan, un associato post-dottorato nel laboratorio di Batista e co-primo autore dello studio. "Scoprendo come cambia il flusso di informazioni attraverso ciascun atomo con il legame di un attivatore allosterico all'enzima, è possibile trovare i canali informativi che si stanno attivando."

I ricercatori di Yale hanno identificato importanti amminoacidi per il processo allosterico nell'imidazolo glicerolo fosfato sintasi (IGPS), un enzima batterico presente nella maggior parte dei microrganismi.

La ricerca apre la strada a ulteriori esperimenti relativi all'attività dell'IGPS che potrebbero portare allo sviluppo di nuovi antibiotici, pesticidi, ed erbicidi.

"È entusiasmante che i metodi della scienza dei dati stiano iniziando a penetrare nel campo della chimica teorica, fornendo nuovi strumenti per comprendere gli aspetti fondamentali dei sistemi molecolari catalitici quando combinati con simulazioni di dinamica molecolare all'avanguardia e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), " disse Batista, che è anche membro dell'Energy Sciences Institute presso il West Campus di Yale.

Co-autore J. Patrick Loria, un professore di chimica di Yale e di biofisica molecolare e biochimica, ha aggiunto:"È la combinazione sinergica di NMR sperimentale e strumenti computazionali che consente questa visione più profonda della funzione biologica e dimostra l'importanza della collaborazione tra teorici e sperimentali".