Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Giáo sư Magnus Wolf-Watz tại Đại học Umeå dẫn đầu đã phát hiện ra cách nguyên tử magiê chỉ đạo phản ứng hóa học xúc tác sản xuất phân tử năng lượng ATP trong tế bào. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.
Góc phản ứng trong phức chất Mg 2+ . Tín dụng: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado5504
Magnus Wolf-Watz, Giáo sư Khoa Hóa học tại Đại học Umeå, cho biết: "Khám phá của chúng tôi có thể có tác động rộng lớn đến việc hiểu biết nhiều quá trình sinh học khác nhau vì phân tử ATP tham gia vào mọi thứ, từ hoạt động của cơ và vận chuyển vào và ra khỏi tế bào đến nhiễm trùng do vi khuẩn".
Để sự sống sinh học tồn tại, các tế bào luôn cần sự tiếp cận liên tục và lớn đến nhiên liệu và phân tử tín hiệu của chúng, ATP. Một trong những hệ thống sinh hóa sản xuất ATP là enzyme thiết yếu adenylate kinase, xúc tác sản xuất ATP từ các khối xây dựng ADP và AMP.
Enzym phụ thuộc vào kim loại magiê để có thể sản xuất một lượng lớn ATP. Người ta đã biết rằng magiê xúc tác các phản ứng hóa học của phân tử ATP thông qua hiệu ứng tĩnh điện, nhưng điều này là không đủ để các phản ứng hóa học liên quan đến ATP diễn ra đủ nhanh. Tốc độ cực kỳ quan trọng.
Hiện nay, một nhóm nghiên cứu quốc tế do Magnus Wolf-Watz tại Khoa Hóa học thuộc Đại học Umeå đứng đầu đã phát triển một phương pháp để tìm hiểu những khía cạnh chưa từng được biết đến về ảnh hưởng của magiê lên phân tử ATP.
Để phản ứng hóa học hình thành ATP diễn ra, các khối xây dựng AMP và ADP phải được đặt trong hình học chính xác so với nhau tại vị trí hoạt động của enzyme adenylate kinase. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng phản ứng diễn ra tối ưu khi nguyên tử magiê quay một góc trong các phân tử để chúng kết thúc ở đúng cấu hình.
"Kết quả thật đáng kinh ngạc. Nó cho thấy những khác biệt rất nhỏ trong các phân tử có thể tạo ra hiệu ứng xúc tác mạnh mẽ. Bây giờ chúng ta biết chính xác cách magiê tăng tốc phản ứng hóa học để hình thành phân tử năng lượng ATP của tế bào", Magnus Wolf-Watz cho biết.
Những thay đổi về góc có thể được quan sát thông qua các cấu trúc tinh thể được tạo ra bằng thực nghiệm bởi Elisabeth Sauer-Eriksson, Giáo sư tại Khoa Hóa học thuộc Đại học Umeå.
Các nhà nghiên cứu đã tiến thêm một bước nữa. Sử dụng hóa học tính toán trong phòng thí nghiệm của Kwangho Nam tại Đại học Texas ở Arlington, họ đã có thể chứng minh rằng những thay đổi về góc có liên quan đến những thay đổi lớn hơn trong cấu trúc của enzyme. Mối liên hệ này là mối liên hệ được tìm kiếm từ lâu giữa cấu trúc của enzyme và tác dụng xúc tác của chúng.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
