Vrije Universiteit Amsterdam
Informatie voor de pers. Vrije Universiteit Amsterdam.
06/05/2003
---
Enzymreacties verlopen veel sneller dan gedacht
Enzymatische reacties, die een cruciale rol spelen in de biologie,
kunnen veel sneller verlopen dan tot nu toe gedacht. Onderzoekers van
de afdeling Biofysica van de Faculteit der Exacte Wetenschappen op
de VU hebben dat aangetoond; maandag 5 mei publiceerden ze deze
vinding online in het tijdschrift Nature Structural Biology
(www.nature.com/nsb). Uit onderzoek van dr. Marloes Groot en prof. dr.
Rienk van Grondelle bleek dat een fundamentele enzymatische reactie,
waarbij een enzym zowel een H+- als een H--atoom gebruikt om een
chlorofylachtig molecuul te reduceren, op een ultrasnelle, picoseconde
(10^-12 s) tijdschaal plaatsvindt. Tot nu toe dachten we dat de
chemische reacties met enzymen niet sneller konden gebeuren dan in
enkele microseconden (10-6 s).
Eiwitten bewegen supersnel. Dankzij studies met ultrasnelle lasers is
het de afgelopen jaren duidelijk geworden dat de aminozuren waaruit
eiwitten zijn opgebouwd ten opzichte van elkaar bewegen op een
femtoseconde tijdschaal, vanaf ongeveer 10× x 10^-15s. Maar of ook
biochemische reacties in een vergelijkbare korte tijd zouden kunnen
plaatsvinden was een grote vraag.
Het is biochemici van de Universiteit van Sheffield gelukt een uniek
enzym, dat betrokken is bij de productie van chlorofyl in planten, in
grote hoeveelheden te produceren. Omdat dit enzym met behulp van licht
"aangezet" kan worden, konden de biofysici van de VU de reactie van
het enzym starten en volgen met laserpulsen. Een korte laserpuls van
30 femtoseconden (10^-15 s) zette de reactie in gang, een tweede puls
diende om de reactie te volgen. Uit het onderzoek bleek dat de
belangrijkste stappen uit de reactie, namelijk het vastzetten van een
proton (H+) en een hydride (H-) aan een chlorofylachtig molecuul, al
binnen 3 picoseconden plaatsvinden. Dit toont aan dat ook de
functionele, elementaire chemische reacties in enzymen ultrasnel zijn,
en kunnen plaatsvinden op de tijdschaal waarop eiwitten bewegen.
"Biologische processen zijn vaak verbazingwekkend succesvol", zegt
Marloes Groot. "Deze vondst geeft ons de sleutel waarmee we in de
toekomst het werkelijke mechanisme van zulke fundamentele biologische
reacties kunnen ontrafelen, bijvoorbeeld door precies na te gaan welke
beweging van het eiwit deze complexe reactie mogelijk maakt en dus het
succes bepaalt."
Vrije Universiteit Amsterdam