Тирозиназа запускает процесс синтеза меланина. «Ранее мы не полностью понимали роль этого фермента. Фактически, мы знали больше об активности катехолоксидазы, родственного, но менее мощного фермента, который также участвует в синтезе меланина », – объяснил Хайнц Декер, директор Института молекулярной биофизики Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU). За последние несколько десятилетий было проведено много исследований причин разницы в реакционной способности тирозиназы и катехолоксидазы, но на сегодняшний день достигнуты незначительные успехи.
Следуя подсказкам из опубликованных исследований, проведенных израильской группой во главе с доктором.
А. Фишман, профессор Хайнц Деккер и Эвен Солем из Университета Майнца и профессор Феликс Тучек из Кильского университета решили провести эксперименты, чтобы обнаружить механизм, ответственный за активность тирозиназы. Сначала они выделили катехолоксидазу из листьев вина Рислинг и превратили ее в тирозиназу с помощью биотехнологического процесса, включающего целенаправленную мутацию. Они обнаружили, что разница в реакционной способности связана с двумя аминокислотами, высококонсервативной глутаминовой кислотой и аспарагином, которые расположены рядом с каталитическим центром.
Они образуют настолько прочную связь с определенной молекулой воды в белковой матрице, что молекула воды претерпевает смещение заряда. Это делает одну сторону сильно отрицательной, так что она отделяет положительный протон от ближайшего монофенола. Затем это активирует тирозиназу, которая превращает монофенолы в химически очень реактивные вещества, называемые хинонами, которые объединяются сами по себе с образованием меланина. Однако в отсутствие аспарагина или молекулы воды в белке присутствует только катехолоксидаза, а тирозиназа отсутствует.
Это открытие является крупным прорывом в понимании каталитической роли тирозиназы в синтезе меланина. Это означает, что в будущем можно будет систематически улучшать процессы стимуляции, ингибирования и модификации, а также биотехнологические методы, используемые в медицине, производстве косметики и в исследованиях окружающей среды, с помощью генетических подходов. «Кроме того, мы получили более глубокое понимание функционирования меди в организме», – заключил Декер.
Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.