近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物分離分析新材料與新技術(shù)研究組（1809組）在復(fù)雜體系酶與底物相互作用的酶促動(dòng)力學(xué)研究方面取得新進(jìn)展。該工作在原有工作（Nature Methods，2014，11，220-222）的基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜酶促體系酶促動(dòng)力學(xué)的理論模型，發(fā)現(xiàn)在一定條件下可以用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程描述每個(gè)底物的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了底物催化效率的通量化測定，相關(guān)研究成果發(fā)表在Molecular & Cellular Proteomics（DOI:10.1074/mcp.M116.062869）上。
酶，支配著生物體內(nèi)的新陳代謝、能量轉(zhuǎn)換等許多催化過程。人類的疾病，大多數(shù)與體內(nèi)酶的活性異常有關(guān)，底物篩選作為酶特異性以及藥物開發(fā)的研究基礎(chǔ)已成為一大研究熱點(diǎn)。底物催化效率常數(shù)的大小與復(fù)雜體系中酶作用在不同底物的相對(duì)反應(yīng)速率呈正相關(guān)，因而可為酶底物篩選提供量化的理論依據(jù)。然而，傳統(tǒng)方法在計(jì)算底物的催化效率時(shí)，需要將不同濃度的單一底物分別與酶作用，大大限制了常數(shù)計(jì)算的通量。該研究組此次將傳統(tǒng)的米氏方程進(jìn)行衍生化處理，并應(yīng)用于多種競爭酶底物同時(shí)存在的復(fù)雜反應(yīng)體系中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)體系滿足條件
時(shí)，各個(gè)底物之間的相互競爭可以忽略不計(jì)，即在這種情況下可以簡單通過準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程直接進(jìn)行底物催化效率的準(zhǔn)確計(jì)算。將這種方法與質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在一次實(shí)驗(yàn)中成功鑒定到2369個(gè)蛋白酶底物并準(zhǔn)確得到相應(yīng)的催化效率常數(shù)。
酶底物的定量化精準(zhǔn)篩選可以為酶抑制劑和相應(yīng)藥物的設(shè)計(jì)研發(fā)提供更詳細(xì)的信息。該工作提出并驗(yàn)證了基于米氏方程的新動(dòng)力學(xué)模型，將對(duì)復(fù)雜體系中酶與底物間的相互作用研究起到促進(jìn)作用。
大連化物所復(fù)雜體系酶與底物相互作用的酶促動(dòng)力學(xué)研究取得新進(jìn)展
