Nový objev skupiny studentů - biochemiků z VŠCHT Praha
Žehlasa (Flatironase)
Co je žehlasa zač?
Systematický název: celulosasuperisomerasa (cellulose superisomerase)
E.C. 5.99.2.1
- 5.x.x.x - třída isomerasy
- x.99.x.x - podtřída ostatní isomerasy (dosud obsahovala jedinou skupinu - topoisomerasy)
- x.x.2.x - skupina superisomerasy (nově založená skupina enzymů obsahující dosud jediný enzym - žehlasu)
- x.x.x.1 - pořadí enzymu ve skupině
Pozn : Superisomerasy - tj. isomerace se projeví i na tak vysokých úrovních prostorové struktury, že změny jsou patrné pouhým okem.
Jak jsme žehlasu objevili?
Ten, kdo se pozorně dívá na televizní reklamy, nemůže přehlédnout úžasný pokrok v průmyslu pracích prášků. Používají se v nich různé enzymy, mnohdy právě inzerované reklamou (dvojitá síla enzymů). Ovšem jen pozornější divák - biochemik si mohl povšimnout jednoho enzymu, který (patrně z důvodů výrobního tajemství) dosud nebyl žádnou firmou "reklamován". Považujeme za nutné tento stav napravit.
Jistě vám přišlo divné, že hospodyně, která původně do pračky prádlo strčila v nedbalém stavu - mnohdy dokonce neopomněla uzlík jednoduchý na něm udělati - je vyndá nejen vyprané, ale i vyžehlené!
Už rozumíte?
Jedná se o použití nového, dosud pečlivě utajovaného enzymu - žehlasy.
Co jsme o žehlase zjistili?
Tento enzym byl isolován z bakterií žijících ve vlhkém prádle štěpících celulosu. Jedná se o extracelulární indukovatelný enzym bakteriím snad zpříjemňující zážitek z jejich stolování.
Katalysovaná reakce:
(rovnováha reakce je posunuta doleva, ustavuje se všach relativně pomalu, proto lze na poměrně krátké okamžiky pozorovat prádlo jako vyžehlený isomer)
Struktura:
Jedná se o homodimer.
1 podjednotka = 321 AK
Jedná se o metaloprotein - obsahuje železo (2+), hliník (3+), arsen (3+)
Je velice pozoruhodné, že z počátečních písmen těchto prvků lze vyvořit základ názvu enzymu (platí jen pro češtinu!).
To je ona :
Enzym tvoří dvě domény:
- katalytická,
- uchoidní (dosud se neví k čemu přesně slouží) a
- 50 angstemů dlouhý strukturně samostatný alfa-helix (ani zde se přesně neví, k čemu slouží)
Aktivní centrum se nachází v dutině mezi objemi podjednotkami.
Byly isolovány dva isoenzymy:
- isoenzym s hydrofobním aktivním centrem, připomínající staré klasické žehličky
- isoenzym s hydrofilním aktivním centrem (oproti předchozímu isoenzymu má voda snadný přístup do aktivního centra enzymu), připomíná novodobější žehličky s napařováním
Mechanismus katalysy
Podjednotky existují v roztoku samostatně, teprve vyskytne-li se mezi nimi vlákno celulosy, je umožněn vznik aktivního dimeru. Katalytická doména má jedinečnou konformaci, umožňující jí koncentrovat tepelnou energii ve formě kvant a směřovat ji na celulosové vlákno v aktivním centru. Glukosová jednotka je tak excitována do vzbuzeného vibračního stavu, ve kterém je snadno pomocí dočasné kovalentní vazby na His 152 přeorientována za současné tvorby H-můstků s jednotkami glukosy okolních celulosových vláken, které stabilisují nové uspořádání. Toto prostorové uspořádání má velice nízkou entropii a tak se dříve či později musí porušit.
V současné době se snažíme provést kvantověmechanické zpracování celého neobvykého procesu.
Stanovení aktivity
Pro tento účel byla zkonstruována zvláštní pračka umožňující kontinuální odebírání vzorků, aniž by musel být zastaven prací proces.
Pro racionální vyjádření aktivity byly navrženy nové jednotky a sice:
vyžehlené čtvereční metry/SWT
(SWT = standard washing time neboli standardní doba praní)
Proč vyžehlené metry čtvereční?
Protože jsou přímo úměrné látkovému množství celulosy
Jak je veliká STW?
STW byla zvolena jako aritmetický průměr názorů manželek zainteresovaných docentů naší školy a to: 55 min 27,31 s
Již při prvních měřeních se zjistilo, že je nutno pracovat s velice nízkými koncentracemi enzymu (nechceme-li pracovat za nestandadních podmínek jako např. za dramaticky zkráceného pracího procesu). Enzym je totiž velice aktivní. Názorně to ukazuje výsledek úplně prvního měření, při kterém byla zjištěna aktivita pro hospodyně až zbytečně veliká: 3 ary/STW.
Křivka teplotního optima je velice zajímavá - obsahuje totiž tři maxima. To lze vysvětlit několikastavovým průběhem teplotní denaturace. Chystáme se změřit teplotní denaturační křivku pomocí CD spekter a dále pomocí fluorescenčních spekter, která by (doufáme) mohla blíže charakterizovat tento neobvyklý průběh.
O nových poznatcích vás budeme informovat.
