Foto: UMU.se

Adenylátkináza je základní domácí enzym, který řídí energetickou rovnováhu v buňce tím, že katalyzuje reverzibilní fosforylaci adenylátmonofosfátu (AMP) za použití adenyláttrifosfátu (ATP) jako fosforylového donoru. Pokud je fosforylový donor ATP nahrazen analogem guanosintrifosfátu (GTP), aktivita se sníží o dva řády. ATP i GTP jsou v buňkách přítomny v podobných koncentracích 3 mM pro ATP a 0,5 mM pro GTP. ATP a GTP však mají v buňce velmi odlišné úlohy, ATP je hlavním přenašečem energie v buňce, zatímco GTP má specifické úlohy v mnoha signálních drahách. Proto je selektivita Adk velmi důležitá pro ochranu intracelulárního poolu GTP.
Vyšetřováním kombinujícím NMR, rentgenovou krystalografii a organickou syntézu se nám podařilo určit molekulární základ selektivity Adk vůči ATP a GTP. Ukázali jsme, že Adk váže GTP téměř stejně silně jako ATP. Váže se však v katalyticky inhibované konformaci. Vazba ATP se naopak váže v konformaci, která vyvolává velkou aktivační konformační změnu Adk. Vazebné plochy, které zprostředkovávají jak produktivní vazbu ATP, tak neproduktivní vazbu GTP, se navíc zčásti skládají ze stejných aminokyselinových zbytků. Syntézou nových analogů ATP se nám také podařilo přesně určit jednu jedinou interakci mezi adenosinovou částí ATP a páteří enzymu, která je zásadní pro rozdíl ve vazebných konformacích ATP a GTP.
Naše zjištění mají pravděpodobně obecný charakter, protože například všechny rodiny lidských proteinkináz mají stejnou zásadní interakci mezi ATP a páteří proteinu, kterou jsme zkoumali.