新的研究结果表明，同位素在生化反应中的作用比以前认为的要大得多，这导致分子动力学模拟需要重新校准。来源:SciTechDaily.com
在最近发表的一项研究中，卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系(MBB)的研究人员提出了问题围绕轻元素同位素的旧范式——碳、氢、氮和氧。这些同位素现在比零更强大不错的想法。
传统上，科学家认为生化反应中的同位素效应或多或少与同位素之间的质量差成正比。例如，正常酶和超轻酶(具有耗尽的重同位素13C、2H、15N和18O的分子)之间0.5%的质量差应该产生不超过1%的动力学效应。然而，研究表明，根据温度的不同，这种影响可能达到250-300%，比预期高出两个数量级。
分子动力学模拟在成千上万的科学出版物中广泛使用，一直忽略了同位素组成。研究人员现在必须重新校准他们的结果，考虑到同位素的潜在影响。
罗马表现怎么样。图片来源:Stefan Zimmerman
“同位素纯化合物，如酶，与传统化合物相比具有优越的性能。这不仅会影响化学和生物化学，还会影响生物学，可能还会影响医学，”MBB Roman Zubarev小组的教授和研究小组负责人Roman Zubarev说。
根据Roman的说法，几个科学技术领域会立即受到影响。
“首先，正如我们在这项工作中所做的那样，通过在同位素耗尽的培养基中生长的大肠杆菌中表达，可以立即产生超轻酶。这些酶的工作速度比同样的大肠杆菌在正常培养基中表达的相应酶快2-3倍。第二，超轻效应在生物学上的应用——人们可以培育超轻生物并研究它们的偏差特性。例如，我们在超轻的大肠杆菌上培养秀丽隐杆线虫，发现它们生长得更快，但也衰老和死亡得更快。第三，同位素分离领域对重同位素耗竭的需求将大幅增加。
“可能需要开发包括色谱法在内的新方法来满足这一需求，并降低超轻化合物的成本。最后，分析蛋白质中稳定同位素的技术，如我们的傅立叶变换同位素比质谱法，将得到更大的兴趣，”罗曼总结道。
参考文献:“超轻超快酶”，作者:张学沛，孟兆伟，Christian M. Beusch, Hassan Gharibi, Qing Cheng, Hezheng Lyu, Luciano Di Stefano, Jijing Wang, Amir A. Saei， ákos Végvári, Massimiliano Gaetani和Roman A. Zubarev, 2023年11月27日，Angewandte化学国际版。DOI: 10.1002 / anie.202316488
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