Melaniny jsou všudypřítomné pigmenty, které ovlivňují širokou škálu dějů od hnědnutí ovoce až po různé vážné nemoci, jako třeba rakovina kůže. V organismu vznikají poměrně složitou kaskádou reakcí, v níž hraje důležitou roli enzym tyrosináza. Ten ovlivňuje rychlost jejich syntézy a je tak vhodným cílem pro různé biotechnologie či terapeutika.
Na druhou stranu však cílení na tento enzym až dosud výrazně komplikovala skutečnost, že reakce, jejímž prostřednictvím tyrosináza produkci melaninu ovlivňuje, byla až dosud do značné míry neprozkoumaná a záhadná.
Tyrosináza obsahuje aktivní místo se dvěmi interagujícími ionty mědi (coupled binuclear copper, CBC), které váže molekulu kyslíku za vzniku reaktivního aduktu [O2+tyrozináza, tzv. oxy-Ty]. Tento adukt pak váže substrát (tyrosin) a provádí jeho monooxygenaci, konkrétně hydroxylaci. Právě tento adukt a vzniklý ternární komplex [O2+tyrozináza+substrát] bylo kvůli jeho nestálosti obtížné důkladně studovat, a tak ani nebylo možné přesně popsat – navzdory její klíčové úloze v celé reakci – jak monooxygenace substrátu vlastně probíhá.
Právě to změnily vědecké týmy vedené Lubomírem Rulíškem z ÚOCHB a Edwardem I. Solomonem ze Stanfordovy univerzity, kterým se pomocí kombinace spektroskopických, kinetických a výpočetních metod podařilo zachytit onen dosud nepolapitelný ternární komplex a detailně jej popsat. To vědcům umožnilo plně objasnit mechanismus následné reakce.
Studie publikovaná v časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences tak poskytuje bezprecedentní vhled na molekulární úroveň kritického kroku omezujícího rychlost biosyntézy melaninu a pomůže také lépe pochopit, jak příroda řídí aktivaci kyslíku v enzymech obsahujících měď. To může do budoucna usnadnit vývoj nových prostředků pro léčbu různých bakteriálních a plísňových infekcí či pro včasnou detekci, prevenci či léčbu takových komplexních nemocí, jako je rakovina kůže či Parkinsonova choroba.
Původní článek: Kipouros, I.; Stańczak, A.; Ginsbach, J. W.; Andrikopoulos, P. C.; Rulíšek, L.; Solomon, E. I. Elucidation of the tyrosinase/O2/monophenol ternary intermediate that dictates the monooxygenation mechanism in melanin biosynthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2022, 33, e2205619119. https://doi.org/10.1073/pnas.2205619119
