Print deze pagina 6 mei 2003 2003/06

Enzymreacties verlopen veel sneller dan gedacht

Enzymatische reacties, die een cruciale rol spelen in de biologie, kunnen veel sneller verlopen dan tot nu toe gedacht. Onderzoekers van de afdeling Biofysica van de Faculteit der Exacte Wetenschappen op de Vrije Universiteit in Amsterdam hebben dat aangetoond; maandag 5 mei 2003 publiceerden ze deze vinding online in het tijdschrift Nature Structural Biology (www.nature.com/). Uit onderzoek van Marloes Groot, die afgelopen jaar een NWO-VIDI-subsidie kreeg, en Rienk van Grondelle, hoogleraar aan de VU en FOM-werkgroepleider, bleek dat een fundamentele enzymatische reactie, waarbij een enzym zowel een H⁺- als een H^--atoom gebruikt om een chlorofyl-achtig molecuul te reduceren, op een ultrasnelle, picoseconde (10^-12 seconde) tijdschaal plaatsvindt. Tot nu toe dachten wetenschappers dat de chemische reacties met enzymen niet sneller konden gebeuren dan in enkele microseconden (10^-6 seconde).

Eiwitten bewegen supersnel. Dankzij studies met ultrasnelle lasers is het de afgelopen jaren duidelijk geworden dat de aminozuren waaruit eiwitten zijn opgebouwd ten opzichte van elkaar bewegen op een femtoseconde tijdschaal, vanaf ongeveer 10×10^-15s. Maar of ook biochemische reacties in een vergelijkbare korte tijd zouden kunnen plaatsvinden was een grote vraag.

Het is biochemici van de Universiteit van Sheffield gelukt een uniek enzym, dat betrokken is bij de productie van chlorofyl in planten, in grote hoeveelheden te produceren. Omdat dit enzym met behulp van licht 'aangezet' kan worden, konden de biofysici van de Vrije Universiteit de reactie van het enzym starten en volgen met laserpulsen. Een korte laserpuls van 30 femtoseconden (10^-15 seconde) zette de reactie in gang, een tweede puls diende om de reactie te volgen. Uit het onderzoek bleek dat de belangrijkste stappen uit de reactie, namelijk het vastzetten van een proton (H⁺) en een hydride (H^-) aan een chlorofylachtig molecuul, al binnen 3 picoseconden plaatsvinden. Dit toont aan dat ook de functionele, elementaire chemische reacties in enzymen ultrasnel zijn, en kunnen plaatsvinden op de tijdschaal waarop eiwitten bewegen.

"Biologische processen zijn vaak verbazingwekkend succesvol", zegt Marloes Groot. "Deze vondst geeft ons de sleutel waarmee we in de toekomst het werkelijke mechanisme van zulke fundamentele biologische reacties kunnen ontrafelen, bijvoorbeeld door precies na te gaan welke beweging van het eiwit deze complexe reactie mogelijk maakt en dus het succes bepaalt."

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met prof.dr. Rienk van Grondelle, tel. (020) 444 79 30 of met dr. Marloes Groot, tel. (020) 444 79 34.