Zelularen energia erregulazioaren inguruan

Bloga jarraitzen duzuenok gogoratuko zenuten ekainan Biofisika Teorikoko kongresu batera joan nintzela. Bertan egindakoa kontatu nizuen aurreko sarrera hartan. Kongresu hartan, beste bi euskaldunek txarla eman zuten, eta blogetik erronka bota nien. Beraiek sarrera bana idazten bazuten, kongresuan emandako txarlaren inguruan, nik nire "abenturatan" izandako hanka-sartzeak kontatuko nituzke. Joni Mujikak erronka onartu zuen, eta protein-splicing fenomenoari buruz kontatu zigun. Hara, nire erridikuluetako batzuk kontatu beharrean izan nintzen, aho-zabal izateagatik. Gaurkoan, Elena Formosok erronkari aurre eginez, bere kontribuzioa bidaltzen digu. Hara! Hasi behar zein erridikulu kontatuko dizkizuedan hurrengoan... Elenaren sarrerarekin uzten zaituztet, pena merezi du eta!

Txonik ekaina bukaeran erronka bota zigun Joni eta bioi sarreratxo bat idazteko TheoBio2013 konferentzian azaldutako lanei buruz. Azkenean erronkari aurre egin eta hemen duzue nire sarreratxoa. Kongresuan Adenilato Kinasa entzimaren energia gainazala substratuekin nola aldatzen den azaldu nuen. Zer demontre da hori? Sarreratxo hau lasai-lasai irakurriaz ulertuko duzue ze arraio esan nahi duen aurreko esaldi horrek.

Hasteko, entzima bat zer den azalduko dut. Entzima proteina katalizatzaile bat da; hau da, erreakzio kimikoen abiadura handitzen duen gaia, erreakzioaren emaitza aldatu gabe. Proteina zer den, ordea, Jonik bere sarreran ondo azaldu zigun. Baina utzi iezadazue azalpen horri beste datu bat gehitzen. Proteinek prozesu biologiko gehienetan parte hartzen dute, eta dituzten funtzioetako asko betetzeko mugitu egin behar dira. Adibidez, zabaldu edo itxi egiten dira barnean molekulak gorde eta garraiatzeko. Proteinen mugimenduak nola funtzionatzen duten ikertzeko superordenagailuak behar dira eta egun edo hilabete askotako kalkuluak. Zailtasun horren atzean proteinen beraien mugimenduaren izaera dago.

Adenilato Kinasa entzimak Mg-ATP + AMP <=> Mg-ADP + ADP erreakzioa katalizatzen du. Magnesioa (Mg), adenosin difosfato (ADP) ala adenosin trifosfatoarekin (ATP) konplexatuta egon daiteke, eta erreakzioan fosfato talde bat alde batetik bestera mugitzen laguntzen du. ATPa zelularen energia gordetzen duen molekula da (ikusi goiko bi irudiak), eta, hortaz, gure entzimak zelularen energi hornikuntza kontrolatzen du. Erreakzio hori aurrera eramateko lehenik substratuak (Mg-ATP +AMP) entzimari lotu behar zaizkio, eta behin erreakzioa gertatu ondoren produktuak (Mg-ADP + ADP) askatu behar dira. Baina, zein substratu elkartzen da lehenengo, Mg-ATP edo AMP? edo agian biek batera elkartzen dira?

X-izpi teknikei esker entzima honek bi konformazio desberdin izan ditzakeela dakigu (ikusi beheko ezkerreko irudia): bata itxia substratuekin lotuta dagoenean (kolore grisa) eta bestea irekia substratu gabe dagoenean (kolore urdina). Bi egitura horiek aldaratzen (gainezartzen) baditugu Adenilato Kinasa hiru zatitan banatu dezakegu (ikusi beheko eskuineko irudia): bat finkoa CORE izenekoa (gris kolorea irudian) eta beste bi mugikorrak LID eta NMP izenekoak (urdin eta gorri kolorekoak hurrenez hurren).

Azken bi hauek aldaketa konformazional handiak jasaten dituzte egoera irekitik itxira igarotzeko garaian. Baina nola igarotzen da egitura batetik bestera? Zenbat energia behar du entzimak mugimendu horiek burutzeko? Zoritxarrez X-izpietatik ezin dugu informazio hori eskuratu, baina bai beste teknika batzuetatik. Gure kasuan kimika konputazionala erabiltzen dugu galdera horiei aurre egiteko. Kongresuan Adenilato Kinasa entzimak jasaten duen aldaketa konformazional hauei buruz hitz egin nuen. Kimika konputazionala erabiliz CORE zatia nahiko finkoa dela berretsi dugu. Bestalde, beste bi zati mugikorren jokaera desberdinak aztertu/ikusi ditugu, entzima egoera askean (substratu gabe) edo substratuen presentzian dagoenean.

Adibide moduan entzima askea eta Mg-ATP substratua entzimari lotuta dagoeneko kasuak azalduko ditut. Adenilato Kinasa entzima egoera askean dagoenean egitura irekitik itxira igaro daiteke inongo arazorik gabe. Beheko irudian ikus daitekeen moduan, zonalde ilunak (energia gutxieneko zonaldeak) konformazio irekia eta itxia barne hartzen du. Beraz, LID zatiaren mugimendua energia hesirik gabekoa da. Ondoko bideoan, entzimaren mugimenduaren simulazioa ikus daiteke.

Adenilato Kinasa Mg-ATP substratuarekin elkartzen denean, berriz, entzimak tarteko egitura batean egotea nahiago du: LID zatia erdi irekia eta NMP zatia irekia, beheko irudian (zonalde iluna) eta bideoan ikusten ahal den bezala.

Entzimaren mugimendua murriztu egiten da egoera honetan. Oraingoan energia hesi bat dago tarteko egoera hori eta egitura itxia banatzen dituena. Beraz ikusi ahal izan duzuenez, kimika konputazionala erabiliz entzimaren mugimendua eta bere energi gainazala aztertu ahal izan dugu substratu desberdinen aurrean. Honekin, zelularen energiaren erregulazioa ulertzeko beste pausu bat eman dugu.

Beno, nik nire lana egin dut, ia orain Txonik beste anekdotatxoren bat kontatzen digun. Espero asko aspertu ez izana eta zerbait ulertu izana.
 

Autoreari buruz: Elena Formoso Kimikan Doktorea da, tesia Euskal Herriko Unibertsitatean 2010ean defendatu zuelarik. Gaur egun, Suitzan dabilkigu ikerketan,  Swiss Federal Institute of Technology Zurich erakundean.



Descargo de responsabilidad: He utilizado las imágenes sin ánimo de lucro, con un objetivo de investigación y estudio, en el marco del principio de uso razonable - sin embargo, estoy dispuesto a retirarlas en caso de cualquier infracción de las leyes de copyright.Disclaimer: I have used the images in a non for profit, scholarly interest, under the fair use principle - however, I am willing to remove them if there is any infringement of copyright laws.