Katekolit ovat yleisiä kemiallisia yhdisteitä, joita on muun muassa kaikissa kasveissa. Tutkijat selvittivät katekoleja hapettavien entsyymien toimintaa valmistamalla entsyymejä muistuttavia keinotekoisia yhdisteitä.
Kun puraiset omenaa, puremakohta muuttuu nopeasti ruskeaksi omenassa olevan katekolioksidaasi-entsyymin vaikutuksesta. Tämä entsyymi muuttaa hedelmissä olevia katekoleja kinoneiksi. Omenan tai vaikkapa banaanin ruskistuminen johtuu näistä värillisistä kinoneista.
Katekolit ovat yleisiä kemiallisia yhdisteitä, joita on kaikissa kasveissa ja myös muissa eliöissä. Esimerkiksi monet ihmisen hermoston välittäjäaineet, kuten dopamiini, ovat katekoleja. Katekoleja hapettavien entsyymien toimintaa voidaan tutkia valmistamalla entsyymejä muistuttavia keinotekoisia yhdisteitä.
Turun yliopiston ja Åbo Akademin tutkijat selvittivät useiden eri vanadiiniyhdisteiden käyttöä katekolioksidaasin malliyhdisteinä. Vanadiinia esiintyy pienissä määrin kaikissa eliöissä. Katekolioksidaasit ovat kupariatomeja sisältäviä proteiinientsyymejä.
– Vaikka nimi oksidaasi viittaa hapettamiseen, katekolin hapettuminen ei todellisuudessa tarkoita, että siihen lisättäisiin happiatomeja, vaan siitä itse asiassa poistetaan vetyatomeja. Katekolidioksygenaasit sen sijaan ovat entsyymejä, jotka lisäävät happiatomeja katekolimolekyyliin muuttaen katekolin moniksi muiksi molekyyleiksi, kertoo dosentti Ari Lehtonen.
Luonnollisten entsyymien toimintaa voidaan tutkia käyttämällä malliyhdisteinä keinotekoisia kemiallisia yhdisteitä, jotka muistuttavat rakenteeltaan entsyymin aktiivista osaa. Vaikka katekolioksidaasit ovat kuparientsyymejä, niiden toimintaa voidaan jäljitellä myös muita metalleja sisältävillä malliyhdisteillä.
Vaikka nisäkkäissä ei tiettävästi ole vanadiinia sisältäviä entsyymejä, ovat vanadiinientsyymit yleisiä monissa yksisoluisissa eliöissä. Tästä syystä monia synteettisiä vanadiiniyhdisteitä on käytetty malliyhdisteinä jäljittelemään katekolioksidaasin toimintaa.
Tutkimusryhmä huomasi, että vanadiiniyhdisteet eivät muuttaneetkaan katekolia pelkästään kinoniksi, vaan ne tuottivat muitakin yhdisteitä sitomalla lisää happiatomeja katekolimolekyyliin.
– Toisin sanoen vanadiiniyhdisteet eivät matkineetkaan katekolioksidaasientsyymejä, vaan niiden toiminta muistutti enemmän katekolidioksygenaasientsyymejä, Lehtonen kertoo.
Tutkimus osoitti siten vääriksi monet aikaisemmat aiheesta tehdyt tutkimukset. Uusia tutkimustuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi selvitettäessä vanadiinipohjaisten lääkeaineiden käyttäytymistä syöpäsoluissa, joissa on korkea pitoisuus katekolin kaltaisia välittäjäaineita.
> Artikkeli on osa tohtorikoulutettava Pasi Salosen väitöskirjaa, ja se on julkaistu Dalton Transactions -lehdessä. Artikkeli valittiin lehden toimituksen valitsemaan kokoelmaan HOT article collection.
