האנזים DFPase מסוגל לנטרל במהירות וביעילות חומרי-לחימה כימיים כגון סארין (Sarin), אשר הופעל במתקפת הרכבת התחתית של טוקיו בשנת 1995.
האנזים DFPase מסוגל לנטרל במהירות וביעילות חומרי-לחימה כימיים כגון סארין (Sarin), אשר הופעל במתקפת הרכבת התחתית של טוקיו בשנת 1995. הבנה מפורטת של המנגנון המדויק באמצעותו אנזימים מזרזים תגובות כימיות חיונית אם ברצוננו לשפר את תכונותיהם.
קבוצת חוקרים מאוניברסיטת פרנקפורט, מהמכון לפרמקולוגיה וטוקסיקולוגיה במינכן ומהמעבדה הלאומית לוס אלאמוס בניו-מקסיקו, ארה"ב, הצליחו לקבוע את המבנה התלת-מימדי של האנזים ע"י שיטת "השתברות נויטרונים" (neutron diffraction).
הצוות השתמש במקור הנויטרונים שבמעבדה הלאומית בלוס אלאמוס, אחד מתוך שלושה מקורות בלבד ברחבי העולם המתאימים לקריסטלוגרפיית חלבונים. בניגוד לקביעת מבנה ע"י קרני-רנטגן, הנויטרונים מסוגלים לאתר את מיקומם המדויק של אטומי מימן, המהווים כמחצית האטומים בחלבונים והחיוניים לתגובות הכימיות. קרני-הרנטגן מגיבים עם "ענן" האלקטרונים הסובב את גרעיני האטומים, כך שקל יותר לאתר יסודות כבדים, בעוד שנויטרונים מגיבים עם גרעיני האטומים, וסוגי האטומים השונים שבחלבונים, כגון מימן, חמצן, חנקן, פחמן וגופרית מגיבים כולם באופן דומה.
אולם, למרות תפוצתם הרבה, אטומי מימן בחלבונים הינם די חמקניים. מאחר וקרני-רנטגן מגיבים עם ענן האלקטרונים הסובב את גרעין האטום, אטומי מימן, שהינם בעלי אלקטרון אחד בלבד, בדר"כ כמעט ובלתי-נראים בשיטה זו של קביעת מבנה. לפיכך, שילוב הנתונים משתי השיטות יחדיו מספק מידע מקיף לגביי מבנהו של חלבון. מידע זה לגביי מיקומם של אטומי המימן הינו חיוני, על-כן, לשם הבנה בסיסית של מנגנון הפעילות של האנזים הזה ודומיו.
קביעת מבני חלבונים בעזרת נויטרונים הינה די נדירה ותובענית מבחינה טכנית, היא דורשת גבישים גדולים וזמני מדידה ארוכים. למרות שקביעת מבנה של חלבון בעזרת נויטרונים דווחה כבר לפני ארבעים שנים – בשנת 1969, עד היום רק כעשרים מבנים ייחודיים של חלבונים פוענחו, מתוך כחמישים אלף הקיימים במסד הנתונים של החלבונים.
"המאמץ היה שווה באופן מוחלט," אומר פרופסור Julian Chen, אשר פרסם את המחקר הזה יחד עם ד"רMarc-Michael Blum ופרופסור Heinz Rueterjans. "בהתבסס על ממצאי מחקר זה אנו מסוגלים עתה להכניס שינויים מבוקרים לאנזים ה- DFPase בכדי להגביר את פעילותו וכן בכדי להרחיב את מגוון המצעים שהוא מסוגל להגיב עימם."
מחקר זה פורסם בגיליון העשרים בינואר שנה זו בכתב-העת המדעי Proceedings of the National Academy of Sciences (106(3), 713-718).