ديناميكية وتفاعلات الأنزيمات

تتناول هذه المراجعة التقدم المحرز في استخدام المحاكاة الحاسوبية لتوضيح القوة التحفيزية للأنزيمات. وقد أظهر أن بعض المناهج الحالية، ولا سيما نهج الرابطة الفعالة التجريبية، يسمح لنا بوصف التفاعلات الأنزيمية من خلال مفاهيم صارمة للفيزياء الكيميائية الحالية وتقدير أي مساهمة تحفيزية مقترحة. يتضمن ذلك تقييم طاقات التنشيط الحرة، الذوبان غير المتوازن، النفق الميكانيكي الكمومي، تأثيرات الانتروبيا، وعوامل أخرى. تتيح لنا القدرة على تقييم طاقات التنشيط الحرة للتفاعلات في الماء والبروتينات محاكاة تسريع المعدل في التفاعلات الأنزيمية. وقد وُجد أن أهم مساهمة في التحفيز تأتي من تقليل طاقة التنشيط الحرة من خلال التأثيرات الكهروستاتيكية. وتظهر هذه التأثيرات بأنا مرتبطة بالبيئة القطبية المهيأة مسبقًا لموقع نشاط الأنزيم. يتم توضيح استخدام المحاكاة الحاسوبية كأدوات فعالة لفحص مقترحات تحفيزية مختلفة من خلال مثالين. أولاً، نعتبر المقترح الشائع بأن الأنزيمات تحفز التفاعلات من خلال تأثيرات ديناميكية خاصة. وقد أظهر أن هذا المقترح لا يدعمه أي دراسة محاكاة متسقة. كما يُظهر أن تفسير التجارب الحديثة كدليل على المساهمات الديناميكية في التحفيز غير مبرر. من الواضح أن جميع التفاعلات الكيميائية تنطوي على حركة، لكن ما لم توفر هذه الحركة احتمال غير بولتزي للوصول إلى حالة الانتقال، فلا توجد تأثيرات ديناميكية. يظهر أن النفق المعزز الاهتزازي هو ظاهرة مفهومة جيدًا لا تؤدي إلى تأثيرات تحفيزية خاصة. وبالمثل، يُظهر أن تأثيرات الذوبان غير المتوازن لا تشكل مساهمات ديناميكية في التحفيز. ثانيًا، يتم أيضًا إثبات فعالية نهج المحاكاة في دراسات المساهمات الانتروبيا في التحفيز. وقد وُجد أن المساهمات المقابلة أصغر مما كان يُعتقد سابقًا.