Дослідники із Великобританії та Іспанії заявляють, що спосіб зв'язування фермента із молекулою субстрату не настільки простий, як вважалося раніше - при зв'язуванні ферментів із субстратами відбувається не стільки стабілізація перехідного стану реакція, скільки мінімізація бар'єру активації реакції. Використання цієї концепції до розробки нових молекулярних каталізаторів може збільшити їх ефективність.
Джонатан Гудман із Кембриджа відмічає, що часто люди пов'язують активність ферментів зі стабілізацією ними перехідного стану, якийзнижує величину енергетичного бар'єру, що сприяє швидшому проходженню реакції.
Але детальний аналіз інформації по взаємодії фермент-субстрат, взятої із бази даних білків (PDB), який Гудман провів разом із Луїсом Симоном із Університету Саламанки показав, що конфігурація груп, здатних до утворення водневих зв'язків у активному центрі ферменту не сприяє максимальній стабілізації перехідного стану, що, за словами Гудмана, виглядає незвичайно, особливо - у рамках того, що еволюція білків проходить уже сотні мільйонів років.
Оксианіонні порожнинні ферменти каталізують реакції приєднання до карбонільних груп. Гудман очікував побачити, що відповідальні за утворення водневих зв'язків фрагменти в структурі активного центру ферменту будуть розташовуватися у тій же площині, що й карбонільна група, забезпечуючи найбільш ефективну стабілізацію перехідного стану.
Однак дослідники виявили, що при утворені комплексу фермент-субстрат розташування донорів водневого зв'язку порушувалося, ці групи виходили із площини карбонільної групи. Низка квантово-хімічних розрахунків, проведених дослідниками, показала, що при такому розташуванні субстрату в активному центрі ферменту реалізується значно менш ефективна стабілізація перехідного стану, ніж могла б бути. Це, за словами Гудмана не дозволяє говорити про енергетичні фактори, як рушійну силу утворення комплексів фермента із субстратом.
Гудман і Сімон виявили, що планарне зв'язування ферменту із карбонільною сполукою буде стабілізувати не тільки перехідний стан, а й субстрат (причому більшою мірою, ніж перехідний стан). У свою чергу, ця обставина позначає, що при одночасній стабілізації реагента і перехідного стану реакції призводить до збільшення енергетичного бар'єру і сповільнення реакції. Гудман відмічає, що при порушенні зв'язування субстрату із активним центром ферменту і меншій стабілізації перехідного стану, реагент не стабілізується взагалі, що зрештою, знижує загальну величину енергетичного бар'єру і прискорює реакцію.
Ерік Якобсен, спеціаліст із Гарварду по розробці біоміметичних низькомолекулярних каталізаторів проявляє глибокий інтерес до роботи своїх колег, відмічаючи, що ними отримані такі результати, які не дають можливості засумніватися у їх істинності.

Ресурс: http://www.chemport.ru/datenews.php?news=1965