Журнал физической химии и биофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Основная протеаза SARS-CoV-2: кинетический подход

Тьерри Ребетез

Предыстория: В этой статье я представляю новую модель взаимодействия основной протеазы (M ^pro ) вируса SARS-CoV-2 с его субстратом. Схема реакции, используемая для описания этого механизма, является расширением известной модели Михаэлиса-Ментен, предложенной в 1913 году Леонор Михаэлис и Мод Ментен. Модель, которую я здесь представляю, учитывает, что один мономер фермента M ^pro взаимодействует с другим мономером M ^pro в присутствии субстрата, что приводит к образованию димера фермента, связанного с одной молекулой субстрата. Этот механизм реакции также известен в литературе как димеризация, индуцированная субстратом.

Методы: Исходя из этой новой схемы реакции, я вывел математическое выражение, описывающее каталитическую скорость активного димера фермента M ^pro как функцию концентрации субстрата. Кроме того, я хотел посмотреть, наблюдается ли это каталитическое поведение также in vitro . Поэтому я измерил каталитическую скорость димера M ^pro для различных концентраций субстрата. Свойства моей конструкции субстрата были таковы, что я мог определить каталитическую скорость димера фермента, напрямую измеряя спектрофотометрическое поглощение расщепленного субстрата при 405 нм.

Результаты: На графике, соответствующем этой реакции, в момент, когда скорость реакции начинает уменьшаться, мы наблюдаем новое явление: мономеры фермента начинают «разбавляться» в растворе, содержащем избыток субстрата. Димеры начинают диссоциировать и все больше связываться с субстратом как неактивные мономеры вместо активных димеров. Следовательно, становится все более и более маловероятным, что мономеры фермента последовательно дважды связываются с одной и той же молекулой субстрата. Кроме того, я определил V _max и SV _max численно. Более того, я установил, что максимум подобранной кривой зависит только от общей концентрации фермента, а не от концентрации субстрата.

Заключение: Результаты явно показывают — в пределах погрешности — что общая форма экспериментальной кривой похожа на форму теоретической кривой. Это открытие может открыть новые двери в открытии лекарств, направленных против фермента M ^pro вируса SARS-CoV-2, воздействуя на ингибирование фермента M ^pro избыточным субстратом.