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了解酶的代谢的关键

研究人员表示,一勺糖可能使药物下降,但了解细胞中糖的变化远比简单消化复杂得多。

为了使糖代谢并为细胞提供能量,一系列酶 - 生物催化剂 - 必须依次分解反应物。在这种情况下,研究人员使用葡萄糖,玉米糖浆中发现的糖和当糖 - 蔗糖 - 在体内分解时产生的两种糖中的一种。

在该级联中,第一种酶作用于提供给细胞的葡萄糖,随后的酶对连续的产物起作用。在这个过程中,消耗了两个三磷酸腺苷分子 - ATP - 但产生了四个。ATP的水解为许多细胞过程提供动力以维持细胞的活力。类似的酶级联负责体内的许多代谢过程。

在某些情况下,参与这种反应途径的酶已经显示出由德克萨斯大学西南医学院的Paul Srere(已故)形成称为代谢物的细胞内可逆复合物。使酶彼此接近有利于它们催化的一系列反应。一个这样的例子是在Evan Pugh大学教授和Eberly化学主席Stephan J. Benkovic在宾夕法尼亚州的实验室中发现的嘌呤体,其由六种参与嘌呤生物合成的酶组成。

研究人员询问,促成代谢物形成的因素之一是否是参与酶产生的化学物质梯度。他们在今天(12月18日)的“自然化学”杂志上报告了他们的结果。

“我们前段时间发现,像酶这样的简单催化剂分子也会使反应物的梯度发生化学反应,”宾夕法尼亚州立大学化学杰出教授Ayusman Sen说。“他们向更高和更高浓度的反应物移动。”

该运动被称为趋化性,其中各个分子沿着其他分子的浓度梯度迁移。

“所有的生物都是趋化因素,”参议员说,“如果你饿了,突然闻到炸薯条,你会尝试走向炸薯条。如果气味减少,你会随机转向试图找到更高浓度的炸薯条气味分子,直到你在炸薯条柜台。“

在他们的研究中,研究人员仅使用了糖酵解途径的前四种酶 - 己糖激酶,磷酸葡萄糖异构酶,磷酸果糖激酶和醛缩酶。这四个步骤实际上消耗ATP。为了研究酶的运动,研究人员使用了己糖激酶和醛缩酶的荧光标记,这是该途径中的第一种和第四种酶。每个都标有不同的荧光染料,因此可以遵循两种酶的运动。

他们研究了三种病例 - 己糖激酶磷酸化葡萄糖的正常反应;己糖激酶与甘露糖的反应,甘蔗糖结合力更强但反应速度更慢;最后用L-葡萄糖,己糖激酶不使用的一种葡萄糖。磷酸化需要ATP。在存在磷酸葡萄糖异构酶(第二种酶)和磷酸果糖激酶(第三种酶)的情况下,产生醛缩酶的反应物。

研究人员观察到醛缩酶在其流动实验中向己糖激酶移动,揭示了醛缩酶正在使通路中前三种酶的功能产生的反应物梯度趋化。D-葡萄糖的趋化性最强,甘露糖的趋化性较低,L-葡萄糖的趋化性未观察到。

酶运动的理论建模定性地预测了酶运动的程度。

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