Учёные из Унивеситета штата Мичиган (США) выявили постадийные особенности работы фермента, ключевого в процессах репарации ДНК. Для этого они разработали метод охлаждения без заморозки.

Альфа-кетоглутарат-зависимая тауриндиоксигеназа, известная как TauD — бактериальный фермент, играющий важную роль в обмене веществ. Ферменты из семейства диоксигеназ участвуют в репарации ДНК, являются сенсорами кислорода, а также вовлечены в процесс синтеза антибиотиков. Диоксигеназы присоединяют к субстрату молекулярный кислород, активируя его за счет электрона атома железа в своем активном центре. Исследователи хотели понять, как происходит взаимодействие железа и кислорода в ферменте. TauD является одним из модельных белков и знание механизмов его работы может служить основой для понимания функционирования многих других ферментов у разных организмов — от бактерий до людей. Например, полученные данные могут лечь в основу создания различных ингибиторов ферментов, регуляция активности которых утрачивается в результате развития различных заболеваний.

Распознать все особенности ферментативных реакций очень сложно, так как они протекают очень быстро и в несколько этапов. Для преодоления этих сложностей специалисты из Университета штата Мичиган применили новый метод, позволяющий проследить сложные взаимодействия фермента TauD. Одним из способов замедлить реакцию послужил метод медленного охлаждения.

Команда ученых использовала поток холодного газообразного азота, снизив температуру реакционной системы до −36 С. Для предотвращения замерзания реагентов и поддержания теперь уже медленно протекающей реакции учёные использовали антифриз этиленгликоль — тот же, что используют и в транспортных средствах.

После того как реакция началась, специалисты использовали метод комбинационного рассеяния света — спектроскопии Рамана (Raman spectroscopy), позволяющие по колебаниям атомов железа и кислорода в TauD проследить изменения, происходящие в ходе реакции.