如果你喝啤酒,吃奶酪,或享受一个好的酵母,可以感谢酶加速化学反应,使这些食品成为可能。但这些复杂的分子有更多提供不仅仅是一顿美餐,如果研究者可以指出他们做什么在化学层面。

“通过了解酶是如何工作的,我们可以更好地了解一系列的东西,”说彭妮Beuning化学和化学生物学教授在东北。“这非常基本的研究已经大量应用于人类健康或生物燃料”。

酶促进化学反应,对生物的生存至关重要。学习更多关于如何执行该任务可以揭示目标有害细菌的新方法,提高我们理解我们自己的身体,以及帮助研究人员新,更高效的酶生产食物,清理环境污染、或制造燃料来自可再生能源。
使用计算的组合预测和实验测试,Beuning和她的同事们试图让它更容易确定什么特定的酶。最近他们收到了从美国国家科学基金会的资助开发新的方法来预测一种酶的功能通过查看个人的角色氨基酸组成它的结构。

氨基酸是小的化合物,像项链珠子串在一起。这些氨基酸长链螺旋和折叠成tangled-looking蛋白质。(大多数酶是蛋白质)。各种氨基酸的化学性质,他们的位置在三维结构,确定酶是否会复制你的DNA新细胞或帮助你消化牛奶。

“你可以有类似的蛋白质,但做不同的事情;和你可以有蛋白质,看起来非常不同,但做同样的事情,”Beuning说。“这就是为什么看哪些氨基酸导致化学反应,以及它们在空间,真的很有价值。”

研究人员不需要查看每一个氨基酸。他们只需要关注那些相关的氨基酸酶作为催化剂,加速化学反应。玛丽·乔·Ondrechen项目的主要研究者,已经开发出一种方法预测哪些氨基酸参与化学反应。

“我们可以计算化学和静电性质的氨基酸和蛋白质结构、“Ondrechen说,他是一个东北的化学和化学生物学教授。”,告诉我们化学发生的地方。”

合乎逻辑的下一步是试图预测个人角色的氨基酸。如果Beuning氨基酸和Ondrechen可以确定安排表明一个特定的功能,他们可以使用,找出其他酶的化学指纹图谱。

“即使他们看起来不像任何见过的,我们至少可以说说他们可以做什么,根据规则,我们识别单个氨基酸,“Ondrechen说。“这是完全未知的领域。”

的帮助下Deniz Erdogmus东北部的电气和计算机工程教授,研究人员将使用机器学习算法来预测特定氨基酸的角色在一个家庭的酶称为糖苷水解酶,它与糖。然后他们会运行Beuning实验的实验室检查这些预测。
他们期望得到的算法将能够识别广泛的酶的功能,打开门新的研究和创新在食品、卫生、能源、等行业。

“人类的基因组数据集,现在成千上万的其他物种,是一个宝库,“Ondrechen说。“我们有很多东西要学,很多获得理解它。”

这个故事最初发表(电子邮件保护)2019年8月20日。