Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Magnetische Kontrolle der enzymatischen Phosphorylierung

Anatoly L. Buchachenko und Dmitry A. Kuznetsov

Der Ionenradikalmechanismus der Phosphorylierung in den drei wichtigsten Prozessen – enzymatische ATP-Synthese, DNA-Replikation und enzymatische Phosphorylierung von Proteinen, die drei Eckpfeiler der Lebenschemie sind – wurde durch die Verwendung reiner Isotopenformen von Metallionen (Magnesium, Zink, Kalzium) entdeckt, die die enzymatische Phosphorylierung katalysieren. Dies wird durch die Auswirkungen magnetischer Isotope und magnetischer Felder auf diese Prozesse überzeugend bewiesen. Der Ionenradikalmechanismus ist unvermeidlich, da auf dem Weg der Kompression von Reaktanten in jeder molekularen Maschine (Enzym) ein Elektronentransfer stattfindet, der einer allgemein anerkannten nukleophilen Reaktion vorausgeht. Der Ionenradikalmechanismus, der durch magnetische Wechselwirkungen gesteuert wird, wird eingeschaltet, wenn mindestens zwei Metallionen in die katalytische Stelle eintreten: Das erste ist fest an eine Phosphatgruppe gebunden, das zweite ist „frei“ und nicht an Phosphatgruppen gebunden; es fungiert als Elektronenakzeptor und ist ein Hauptakteur des Ionenradikalmechanismus. Dieser Mechanismus kann auch durch die Anwesenheit von Fe-Ionen ausgeschaltet werden. Der Ionenradikalmechanismus manifestiert sich in der ATP-Synthese in isolierten Mitochondrien und in ganzen lebenden Organismen sowie in der weit verbreiteten Polymerase-Kettenreaktion der DNA-Replikation. Der Mechanismus kann verwendet werden, um die ATP-Synthese zu stimulieren und ATP-Mangel bei Herzerkrankungen zu beseitigen, die Zellvermehrung zu kontrollieren, Krebszellen abzutöten und die transkranielle Magnetstimulation gegen kognitive Erkrankungen zu steuern.