¿Es posible diseñar una enzima que supere el límite de difusión?

No.

Con lo que quiero decir, ¿cómo? El límite de difusión es un límite físico sobre la velocidad catalítica de las enzimas que derivan suponiendo que tanto la enzima como el sustrato se distribuyen uniformemente en una solución y calculan con qué frecuencia el E y el S se encontrarán si ambos se mueven por movimiento browniano. La única forma de romper este límite es romper sus suposiciones: que ambas moléculas se mueven difusamente o que ambas moléculas están distribuidas uniformemente.

Una posible forma de hacer esto es diseñar “canalización” en enzimas donde el sustrato para una enzima se produce muy cerca del sitio activo. Usted todavía está estrictamente limitado a la difusión, pero existe una fuente puntual de sustrato junto a cada sitio activo, lo que significa que el sustrato S no está bien mezclado en el citosol. En otras palabras, el volumen difusional S debe explorar es mucho más pequeño en este caso que en el caso “bien mezclado” del que se deriva el límite de difusión. En teoría y en algunos experimentos in vitro, este enfoque ha demostrado convincentemente que aumenta la tasa de formación de productos.

Otra forma en que se puede romper el límite de difusión es transportando sustratos a sus enzimas respectivas (o viceversa) de una manera no difusiva (por ejemplo, utilizando motores moleculares para moverlos vectorialmente a través de la celda). Este modo de transporte es especialmente importante en células grandes como las neuronas, donde la difusión puede ser demasiado lenta para muchos procesos celulares importantes (¿cuáles son las escalas de tiempo para la difusión en las células?).

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