Enzim – enzim melakukan putaran

25 03 2010

Cara katalis enzim mengikat molekul guna mempercepat reaksi mereka tidaklah sesederhana apa yang seperti yang dipikirkan, kata ahli kimia dari Inggris dan Spanyol. Beberapa enzim tidak perlu mengikat dengan cara yang akan paling menstabilkan keadaan transisi reaksinya, namun terlebih dengan suatu cara yang meminimalisir keseluruhan rintangan energi bagi reaksi tersebut. Pengaplikasian ide ini untuk mendesain katalis molekular baru dapat membantu meningkatkan kinerja mereka.

Orang – orang seringkali berpikir reaksi enzim katalis dengan stabilisasi keadaan transisi, jelas Jonathan Goodman dari Universitas Cambridge. Keadaan transisi dapat dipikirkan sebagai puncak “bukit” energetik yang harus didaki bagi reaksi yang dilanjutkan – jika energi tersebut diturunkan, maka reaksi tersebut akan bergerak lebih cepat.

Namun begitu, apa yang Goodman – bersama – sama dengan Luis Simón dari Universitas Salamanca – temukan saat mereka menggali databank protein (PDB) untuk mencari pada cara apa enzim tersebut memperoleh ini, adalah bahwa kelompok ikatan hidrogen pada lokasi enzim aktif tidaklah disusun untuk memberikan stabilisasi maksimum pada keadaan transisi. ‘Ini sangatlah misterius,’ kata Goodman, ‘khususnya karena beberapa protein telah mempunyai jutaan tahun berevolusi.’

Reaksi penambahan enzim bertipe lubang oxyanion mengakatalisasi pada kelompok karbonil (C=O). Goodman menjelaskan bahwa mereka mengharapkan untuk melihat lokasi enzim aktif disusun bersama donor ikatan hidrogen pada  taraf yang samaseperti karbonil, karena ini dikenal dengan memberikan stabilisasi yang baik pada keadaan transisi. ‘Kita pikir kita mengetahui bagaimana ini bekerja, karena kita dapat melihat pada Cambridge structural database (CSD) dan melihat bagaimana ikatan hidrogen berinteraksi dengan kelompok karbonil [pada kristal molekul yang kecil].’

Ikatan planar (kiri) dari persenyawaan karbonil menstabilkan keadaan transisi yang baik, tetapi memutar ikatannya (kanan) adalah sangat baik unuk mengurangi rintangan energi

Bagaimanapun, apa yang mereka temukan dengan melihat struktur enzim adalah bahwa donor ikatan hidrogen cenderung untuk diputar keluar dari bidang karbonil. ‘Kita melakukan beberapa kalkulasi tingkat tinggi bahwa beberapa enzim tidak sedang menstabilkan kedaan transisi sebaik yang mereka bisa,’ kata Goodman, ini berarti bahwa ada beberapa alasan berbeda bagi ikatan yang berputar.

Sepasang ini menemukan bahwa ikatan pada konfigurasi bidang juga menurunkan molekul reaktan awal – landasan reaksinya – dan dengan lebih dari keadaan transisi yang diturunkan. Ini berarti bahwa keseluruhan rintangan energi – ukuran dari bukit dari molekul yang harus dilalui – sebenarnya sanagt besar. ‘Apa yang enzim lakukan adalah tidak untuk menstabilkan keadaan transisi sebaik yang mereka bisa, tetapi kunci utamanya adalah mereka tidak menstabilkan materi awal dengan sangat baik sama sekali,’ kata Goodman, ini berarti rintangan energi diminimalisir dan reaksi berlangsung dengan sangat cepat.

Eric Jacobsen, yang kelompoknya berada di Universitas Harvard, Amerika Serikat, telah mengembangkan dan memelajari beberapa molekul kecil dan katalis yang menyeruapai enzim, sangat menarik dalam temuannya: ‘ini merupakan salah satu dari beberapa hasil yang menggembirakan yang dapat dipertimbangkan, yang memberi anda perasaan bahwa hal ini benar adanya,’ katanya.

Goodman menambahkan bahwa studi mereka menganjurkan bahwa kita perlu memikirkan secara berbeda tentang katalis enzim, dan selebihnya mengenai katalis molekul kecil; dan mungkin saja baru, katalis yang lebih efektif dapat didesain dengan menggunakan prinsip ini.

‘Ini benar – benar ide menarik dan tentunya akan membuat orang memikirkan tentang geometri donor ikatan hidrogen pada desain katalis,’ aku Jacobsen, namun dia menambahkan bahwa sering kali katalis sintetis didesain secara selektif ketimbang hanya mempercepat reaksi saja, ‘dan berpikir bagaimana menciptakan penyusunan ikatan regangan hidrogen optimal untuk jalur satu arah melalui yang lainnya sangatlah susah, namun meski begitu ini sangatlah menarik.’

Phillip Broadwith

Referensi

L Simon and J Goodman, J. Org. Chem., 2009, DOI:10.1021/jo901503d


Actions

Information

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




%d bloggers like this: