يوجد آلاف الأنزيمات في أجسادنا، والتي تقوم بوظائف ومهام عديدة وضرورية. على الرغم من عدم رؤيتنا لعمل الأنزيمات إلا أنه يتجلى من خلال صحتنا السليمة ولياقتنا البدنية. فحدوث أي خلل في وظائف هذه الأنزيمات سيترتب عليه وجود أعراض مرضية. وهنا، يساعد تحليل الأنزيمات مقدمي الرعاية الصحية من التحقق فيما إذا كان هناك مرض ما. في هذا المقال، سنجيب عن عدة تساؤلات وسنبدأ بأهمها: ما هي الأنزيمات؟
الإنزيمات عبارة عن بروتينات تقوم بمجموعة كبيرة ومتنوعة من التفاعلات الكيميائية في أجسامنا. وهي تعتبر ضرورية للهضم ووظائف الكبد وما غير ذلك. تساعد الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية وعملية التمثيل الغذائي، وغالبًا ما تنتجها أجسامنا بشكل طبيعي.
تقوم الأنزيمات بتكوين مواد معينة وتفكيك مواد أخرى. تسمى المادة الأولية ب”الركيزة-S “substrate، بينما تسمى المادة الناتجة عن التفاعل ب “المنتج-product”. يرتبط جزيء الركيزة في الموقع النشط للإنزيم لتكوين مركب (ركيزة-إنزيم) ثم يحدث تفاعل لتشكيل المنتج. يمكن للإنزيم بعد ذلك العثور على جزيء ركيزة آخر وتكرار العملية.
من أهم أدوار الإنزيمات “المساعدة في الهضم” من خلال تحويل الطعام الذي نتناوله إلى طاقة. ويتم ذلك بتكسير الدهون والبروتينات والكربوهيدرات، وفي نهاية المطاف تستخدم الإنزيمات هذه العناصر الغذائية للنمو وإصلاح الخلايا. أما عن الوظائف الأخرى فتساعد الأنزيمات أيضًا بالآتي:
تتم تسمية الإنزيمات عن طريق إضافة النهاية (ase-) إلى اسم الركيزة التي يعمل عليها الأنزيم. مثلا، يسمى الأنزيم الذي يعمل على اليوريك أسيد (حمض البول اليوريك) “يورياز-urease”. وأحيانًا تسمى وفق نوع التفاعل الذي تحفزه. على سبيل المثال، يسمى إنزيم يحفز إزالة ذرات الهيدروجين من جزيء معين “ديهيدروجينيز-dehydrogenase”. وبنفس النمط يسمى الأنزيم الذي يحفز نزع الكربوكسيل “ديكاربوكسيلاز-decarboxylase”. ويخصص الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية لكل إنزيم اسمًا ورقمًا للتعرف عليهما.
تصنف الإنزيمات إلى ست فئات حسب نوع التفاعل المحفز، وهي:
نظرًا لأن أغلب التفاعلات الحيوية في الجسم تتم بواسطة الأنزيمات، ففي الكثير من الأمراض يتم اختيار الأنزيمات كهدف دوائي. والدواء في هذه الحالة إما أن يحفز أو يثبط الأنزيم الهدف، وبالتالي تحفيز أو تثبيط التفاعل الحيوي الذي يتوسطه الأنزيم.
سابدأ بطرح مثال لتوضيح الفكرة بشكل أفضل، Xanthine oxidase أنزيم يحول الركيزة hypoxanthine إلى xanthine ومنها لليوريك أسيد. ويعرف هذا الأخير بحمض البول والذي يسبب تراكمه مرض النقرس. لأعالج النقرس سأحتاج دواء يثبط عمل هذا الأنزيم، ولكن يجب أن تكون بنية الدواء مشابهة إلى حد ما لبنية الأنزيم. لماذا مشابهة إلى حد ما وليست متطابقة؟ لأن تطابق بنية الدواء لبنية الأنزيم سيخضع الدواء لنفس تفاعل الأنزيم.
بعد أن وجدنا الدواء المناسب ألا وهو الألوبيرينول والذي يختلف عن بنية إنزيم الأكزانتين أوكسيداز بغياب ذرة كربون في جزيء الأولوبيرينول. ولماذا ذرة الكربون مهمة إلى هذا الحد؟ لأنها ستمنع أكسدة الهيبوكزانتين، وبالتالي لن يتشكل حمض البول، وبهذا نكون ثبطنا عمل الأنزيم وبالتي عالجنا المرض.
الخلاصة: لتصميم دواء يعمل على الأنزيم الهدف، لا بد من معرفة بنية الركيزة التي يتفاعل معها الأنزيم. وبذلك، نأخذ فكرة عن هيكل الدواء المطلوب، الذي بدوره سيتفاعل مع الركيزة لتحفيز أو تثبيط عمل الأنزيم.
تحدثنا في هذا المقال عن الأنزيمات بشكل منفصل، وذلك لما لها من أهمية سواء من خلال قيامها بمهام وتفاعلات عديدة داخل أجسامنا، أو في حال اخترناها كهدف لعلاج مرض ما.
بقلم: د. طارق قابيل هل تساءلت يوماً وأنت ترقب النجوم في ليلة صافية، عما إذا…
بقلم: د. طارق قابيل تخيل أنك تقف على ظهر سفينة وسط محيط متلاطم من النصائح…
من المختبر إلى الواقع: رحل فينتر وبقيت "سينثيا" شاهدة على عصر البيولوجيا التخليقية. بقلم: الدكتور…
بين جلال العلم وغواية السراب في اللحظة التي ينسحب فيها ضوء العقل، تتسلل خفافيش الوهم…
إن التحرير الجيني ليس مجرد رفاهية علمية، بل هو ضرورة استراتيجية لتحقيق السيادة الغذائية. ومن…
في تظاهرة علمية وثقافية رفيعة المستوى، شهدت أروقة أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا حلقة نقاشية استثنائية،…