Bestimmung der 3D-Struktur von Enzymen

3D-Strukturen von Enzymen sind wertvolle Wissensquellen für das Verständnis enzymatischer Funktionen auf molekularer Ebene. Untersuchungen der 3D-Struktur liefern Informationen zu verschiedenen Aspekten, wie z. B. Proteinklassifizierung, Funktionsvorhersage, Interaktionen mit anderen Verbindungen, enzymatische Mechanismen, struktur­basiertes Wirkstoffdesign, posttranslationale Modifikationen usw. Durch die Bestimmung von 3D-Strukturen lösen Wissenschaftler unterschiedliche biochemische Fragestellungen, indem sie biologische Strukturen verifizieren oder die biologischen Strukturen unbekannter Zielmoleküle aufklären.

Creative Enzymes stützt sich auf umfassende Branchenerfahrung, Expertise und eine etablierte Technologieplattform, um ganzheitliche Dienstleistungen zur Bestimmung von Enzymstrukturen bereitzustellen. Unsere 3D-Strukturbestimmung von Enzymen hat maßgeblich dazu beigetragen, dass Forschende die wesentlichen Funktionen und Mechanismen von Enzymmolekülen besser verstehen, und hat zu Durchbrüchen in der Weiterentwicklung der Enzymstruktur-Forschung geführt.

Analytische Techniken zur Bestimmung der 3D-Struktur

Eine 3D-Struktur wird üblicherweise durch die dreidimensionalen Positionskoordinaten eines Moleküls oder Biomoleküls dargestellt, die mittels eines geeigneten Ansatzes bestimmt werden. Hierfür wurden verschiedene experimentelle Analyseverfahren entwickelt, darunter Röntgenkristallographie, NMR-Spektroskopie und Kryo-Elektronenmikroskopie. Die Röntgenkristallographie ist dabei die am häufigsten eingesetzte Strategie und hat etwa 90 % der im Protein Data Bank verfügbaren Proteinstrukturen geliefert. NMR stellt eine alternative Analysestrategie dar, wenn sich für die Röntgenkristallographie nur schwer Kristalle gewinnen lassen. Sie eignet sich insbesondere zur Untersuchung relativ kleiner Proteine oder isolierter Domänen. Zur Bestimmung größerer Proteinkomplexe wird in der Regel die Kryo-Elektronenmikroskopie eingesetzt. Diese Technologien können zudem als hybride Ansätze kombiniert werden, um einen erweiterten Erkenntnisgewinn zu erzielen. Darüber hinaus sind Proteinstrukturdatenbanken und computergestützte Tools eine sinnvolle Ergänzung, insbesondere für Struktur- und Funktionsvorhersagen, wenn ähnliche Strukturen verfügbar sind.

Was bieten wir für die 3D-Strukturbestimmung an?

Creative Enzymes bietet hochwertige Dienstleistungen zur Strukturbestimmung, um Funktionen und Mechanismen von Enzymen besser zu verstehen. Mit modernisierten experimentellen Instrumenten und computergestützten Tools entwickeln wir fortschrittliche individuelle sowie hybride Ansätze, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Wir bieten professionelle One-Stop-Services, um sämtliche Anforderungen abzudecken:

• Röntgenkristallographie, NMR-Spektroskopie, Kryo-Elektronenmikroskopie und Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS).
• Hybride Analyseplattform.
• Computergestützte Strukturverifizierung und Strukturaufklärung.

Abbildung 1 Zusammenfassung der Komplementarität von NMR und SAXS für die Strukturbestimmung/-charakterisierung.
(Archives of Biochemistry and Biophysics 2017)

Die Bedeutung der Bestimmung der 3D-Struktur von Enzymen

• Aufklärung des katalytischen Mechanismus. Enzyme sind Proteine, die biochemische Reaktionen in lebenden Organismen katalysieren, und sie interagieren in enger Weise über spezifische 3D-Strukturen, um ihre einzigartigen Funktionen auszuüben. Durch die Bestimmung der 3D-Struktur von Enzymen lassen sich katalytische Mechanismen verstehen, einschließlich der Interaktion zwischen Substrat und Enzym, der Bildung von Übergangszuständen sowie der spezifischen Schritte des Reaktionswegs. Dies liefert eine wesentliche Grundlage für Wirkstoffdesign und industrielle Produktion, indem die feinen Details zentraler Stoffwechselprozesse in Organismen offengelegt werden.
• Wirkstoffdesign und Krankheitsbehandlung. Die 3D-Struktur von Enzymen liefert wichtige Informationen für das Wirkstoffdesign. Durch das Verständnis, wie Enzyme an Inhibitoren oder Substrate binden, können Wissenschaftler pharmakologisch wirksame Verbindungen rational entwickeln, die die Enzymaktivität hemmen oder steigern. Dies ist entscheidend für die Entwicklung neuer Arzneimittel und die Behandlung spezifischer Erkrankungen wie Krebs und Infektionskrankheiten.
• Enzym-Engineering. Katalytische Aktivität, Substratspezifität und Stabilität eines Enzyms können gezielt verändert werden, um die Herstellung bestimmter chemischer Verbindungen maßzuschneidern. Dies bietet ein erhebliches Potenzial für Branchen wie die chemische Produktion und die Herstellung von Biokraftstoffen.
• Verständnis der Proteinfunktion. Enzyme sind Proteine, und die Aufklärung ihrer dreidimensionalen Struktur trägt dazu bei, die Beziehung zwischen Proteinstruktur und -funktion besser zu verstehen, was sowohl für die biologische Forschung als auch für medizinische Anwendungen von Bedeutung ist.

Unsere Servicevorteile

Creative Enzymes engagiert sich für die Enzymforschung und bietet umfassende Lösungen zur Bestimmung von Enzymstrukturen. Wenn Sie an uns interessiert sind, können Sie uns gerne kontaktieren.