طراحی آنزیم جدید با استفاده از باکتری های قطب جنوب

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، برای اولین بار، محققان موفق به پیش بینی چگونگی تغییر دمای بهینه یک آنزیم با استفاده از محاسبات کامپیوتری بزرگ شدند. یک آنزیم سازگار با سرما از یک باکتری قطب جنوب به عنوان پایه استفاده شد. این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شد و با همکاری محققان دانشگاه اوپسالا و دانشگاه ترومسو انجام شد.

به عنوان مثال، نوع آنزیم های سازگار با سرما که توسط محققان برای مطالعه خود استفاده می شود، در باکتری ها و ماهی هایی که در آب یخی زندگی می کنند، یافت می شود. تکامل آنها را طوری شکل داده است که بتوانند حتی در دماهای بسیار پایین که در آن سایر آنزیم ها معمولاً سنگ مرده هستند، عمل کنند. این آنزیم ها همچنین همیشه دمای بهینه و نقطه ذوب پایین تری نسبت به آنزیم های حیوانات خونگرم و موجوداتی که در دماهای بالاتر زندگی می کنند دارند.

محققان این سوال را مطرح کردند که آیا شبیه سازی کامپیوتری واکنش شیمیایی کاتالیز شده می تواند تعداد کمی جهش در آنزیم قطب جنوب را پیش بینی کند که می تواند منجر به افزایش دمای بهینه آن شود. نتایج محاسبات نشان داد که اگر 16 جهش از آنزیم خوک مربوطه به گونه باکتریایی وارد شود، این امکان وجود دارد.

سپس محققان این آنزیم هیبریدی را تولید کردند و فعالیت کاتالیزوری آن را به عنوان تابعی از دما اندازه گیری کردند و در واقع دریافتند که نوع جدید 6 درجه سانتیگراد بهینه بالاتری نسبت به نوع اصلی دارد و در دمای 50 درجه سانتی گراد از آنزیم های قطب جنوب و خوک سریع تر است. آنها همچنین ساختار سه بعدی آنزیم هیبریدی را با کریستالوگرافی اشعه ایکس حل کردند و نشان دادند که تغییرات ساختاری لازم پیش بینی شده توسط محاسبات کامپیوتری واقعاً رخ داده است.