Cambiamenti strutturali di un enzima dell'orzo, come previsto dalla cristallografia a raggi X ad alta risoluzione e dalla modellazione molecolare multiscala. Credito:Università di Adelaide
I ricercatori dell'Università di Adelaide hanno scoperto proprietà precedentemente sconosciute in un enzima vegetale che potrebbe portare a progressi nella produzione di cereali, nelle industrie mediche e farmaceutiche.
La ricerca, pubblicata su Nature Communications —ha anche il potenziale per essere applicato alla progettazione di prodotti chimici, farmaci, erbicidi e pesticidi in cui gli enzimi sono un'alternativa ecologica ed economica ai metodi attuali.
"Abbiamo scoperto che questi enzimi non sono rigidi, come spesso si vede nelle strutture cristalline, ma sono flessibili e soggetti a notevoli cambiamenti di forma", ha affermato la professoressa emerita Maria Hrmova, leader del progetto, della School of Agriculture, Food and Wine dell'Università di Adelaide e il Waite Research Institute.
"Ciò è stato ottenuto esaminando il comportamento di legame degli zuccheri nell'enzima su scale temporali ultraveloci.
"Abbiamo risolto 25 nuove strutture cristalline e combinato i dati strutturali con una potente modellazione multiscala, che ha rivelato processi dinamici inaspettati in un enzima vegetale.
"Il nostro studio fornisce un progetto sulla dinamica degli enzimi, che prima era inaccessibile.
"Ciò significa che potremmo potenzialmente migliorare le proprietà dell'enzima che sono fondamentali per la germinazione e il modo in cui crescono le radici, portando a rese più elevate di orzo, che è fondamentale nella produzione di cereali.
"Esistono anche una varietà di altri campi che questa ricerca potrebbe applicare in più settori e prodotti.
"Questo lavoro è il risultato di otto anni di ricerca, non solo della School of Agriculture, Food and Wine e del Waite Research Institute, ma anche di altre istituzioni in Australia, e anche in Cina, Francia, Spagna e Thailandia.
"È stato davvero uno sforzo di collaborazione e di cui siamo estremamente orgogliosi, soprattutto quando la scarsità di cibo è un problema così critico e importante in tutto il mondo. Le possibilità che derivano da questo lavoro sono infinite."
Gli enzimi sono essenziali per la vita. Aumentano significativamente la velocità di una reazione chimica senza subire alcun cambiamento chimico permanente su se stessi.
Ma quando gli enzimi si convertono, le sostanze con cui opera un enzima entrano ed escono dall'enzima ad alta velocità.
Questo processo inibisce l'indagine di queste interazioni utilizzando tecniche sperimentali standard, un problema che è stato portato alla luce utilizzando questo approccio multidisciplinare.
"Questo lavoro potrebbe portare a miglioramenti significativi delle velocità catalitiche, della stabilità e dell'inibizione del prodotto in questi enzimi", ha affermato la professoressa emerita Hrmova.
"Le nuove scoperte sono applicabili per lo sviluppo o la produzione di prodotti attraverso nuove forme di enzimi bioingegnerizzati che potrebbero essere applicati al di fuori dei sistemi biologici attraverso le industrie chimiche e biotecnologiche". + Esplora ulteriormente
