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光活化法可使酶催化效率提升30倍

2012-05-14 11:17 物理学家组织网 橡树岭国家实验室 阅读 0
核心摘要: 美国橡树岭国家实验室研究发现,特定波长的光可将酶催化效率提升30倍,通过光活化分子开关操控脂肪酶B的构象,结合超级计算机模拟优化条件,有望推动生物燃料等环保产品的开发。

据物理学家组织网报道,美国能源部橡树岭国家实验室的研究团队发现,特定波长的光可将酶的催化效率提升30倍,这一成果有望推动更经济环保的生物燃料、洗涤剂及其他产品的开发。相关论文发表于《物理化学快报》。

当光线进入眼睛并接触视紫红质蛋白时,会触发复杂的化学反应,包括构象调整。这些变化被相关蛋白检测并转化为大脑电信号。基于此模型,研究团队推断,通过将化学元素附着到酶表面,并利用调谐光线进行操控,可提升酶反应的催化率。研究人员引入光活化分子开关,使其横跨脂肪酶B的两个区域,这种酶能分解脂肪分子,并由“美洲豹”超级计算机模型识别。

实验获得了最终结果,同时计算模型允许科学家测试酶的位置、化学修饰、不同波长光、温度及光活化开关的成千上万种组合。此外,基于“美洲豹”的模拟有助于理解酶的内部运动如何控制催化活性。

研究主导者、橡树岭国家实验室计算机科学和数学部门的普拉图·阿加瓦尔表示:“前期工作表明,利用光诱导引发化合物在蛋白质表面发生构象变化的技术,可操控酶的反应。这一模型能帮助我们确认酶被化学修饰的区域,并理解酶表面的机械能如何转移至活性部位,这些活性结构域通常用于化学反应。”

阿加瓦尔指出,酶几乎存在于所有有机体中,并被广泛用作生物燃料和其他工业产品的催化剂。他们坚信这一发现对提升酶活性意义重大,尤其是对生物燃料的酶促反应。

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