Enzimreakciók és más biológiai rendszerek modellezése
Szerkesztő:Nyulászi László
Szerkesztő elérhetősége:nyulaszi@mail.bme.hu

Téma galéria megtekintése

Enzimreakciók és más biológiai rendszerek modellezése. A kutatások célja: Az enzimreakciók termodinamikájának és kinetikájának vizsgálata a biokémiai folyamatok megértésének szempontjából kulcsfontosságú. A reakciók mechanizmusának megértése nem csak önmagában bír érdekességgel, hanem lehetőséget teremt arra, hogy a mechanizmus ismeretében beavatkozzunk a rendszerbe. A mechanizmus megértését nagyban elősegíti, ha rokon fajok esetében megvizsgáljuk a proteinek hasonlóságát bioinformatikai módszerekkel. Megfelelő módosítással az enzimreakciók felgyorsíthatók, vagy éppen gátolhatók, lehetőséget teremtve esetlegesen gyógyászati alkalmazásra is. Az enzimek közül az ammónia-liáz (Poppe László, Nagy József, Hornyánszky Gábor, Vértessy G. Beáta), a citokróm P450 család (Oláh Julianna, Vértessy G. Beáta), a gombák sejtosztódását kiváltó a- és b-glükanázok és transzkripciós faktoraik (Sveiczer Ákos), valamint a transzketoláz (Nyulászi László, Hollóczki Oldamur, Nagy József, Vértessy G. Beáta) vizsgálatával kívánunk foglalkozni, tanulmányozva ezen enzimreakciók mechanizmusát. Valamennyi fent említett enzimrendszer előfordul a szervezetben. Az enzimek működési mechanizmusának a számítások segítségével történő mélyebb megértése segítséget adhat működésük befolyásolásához.

Rövid tartalmi leírás és technikai megközelítés A vizsgálatok során a rendszer jellemzésének lehetséges módja az aktív centrum modellezése ab initio kvantumkémiai vagy sűrűségfunkcionál módszereket használva. A teljes enzimrendszerek modellezésére QM-MM számítások használhatók, ilyen módon figyelembe véve az aktív centrumnak a tágabb értelemben vett környezettel való kölcsönhatásait. Esetenként (pl. a transzketoláz enzim vizsgálatakor) célszerű az enzimben lejátszódó reakciókhoz hasonló úgynevezett biomimetikus kémiai reakciók vizsgálata, közvetett úton nyújtva információt a biokémiai folyamatokra. A modellezési eredmények kísérleti adatokkal való összevetése ezen kutatások során kiemelt fontosságú, így szükséges az együttműködés enzimkinetikai vizsgálatokat, továbbá szerves szintéziseket végző kollégákkal, és a BME fehérjeröntgen krisztallográfiai laboratóriummal, mely az enzimek szerkezetmeghatározását végzi, és így a számításoknak szolgáltat alapvető fontosságú adatokat. A protein homológiák felderítése pedig BLAST módszerrel történhet, szabadon felhasználható internetes adatbázisokból (pl. NCBI) kiindulva. Ezek az eredmények genetikai kutatásokban használhatóak közvetlenül fel (pl. fajok közötti komplementáció), amelyeket a Debreceni Egyetemen végeznek el.

A várt eredmények összefoglalása, jelentősége, alkalmazásaik A projekt időtartama alatt elvárható eredmények a vizsgált enzimek/enzimrendszerek működésének megértéséhez járulhatnak hozzá. A vizsgálni kívánt enzimeken lejátszódó reakciók energetikájának, az esetleges köztitermékeknek és az átmeneti állapot(ok)nak a meghatározásával kívánjuk értelmezni a reakciók mechanizmusát.

 

 

 

 

A munka szakmai tartalma kapcsolódik a "Új tehetséggondozó programok és kutatások a Műegyetem tudományos műhelyeiben" c. projekt szakmai célkitűzéseinek megvalósításához. A projekt megvalósítását a TÁMOP-4.2.2.B-10/1--2010-0009 program támogatja.
Infoblokk
ÚSZT