Povezava sintezne in sistemske biologije za in vivo encimatiko

Izhodiščni članek: Combining systems and synthetic biology for in vivo enzymology

Uvod

Določanje kinetičnih parametrov encimov najpogosteje temelji na merjenju reakcijske hitrosti ob spreminjanju koncentracije substrata. Pri tem razpon koncentracij substrata običajno obsega vsaj 2 velikostna reda. Na ta način je mogoče določiti afiniteto encima do substrata, ki jo opredeljuje Michaelis-Mentenina konstanta (K_M) in aktivnost encima, ki jo določata maksimalna reakcijska hitrost (v_max) in pretvorbeno število (k_cat). Klasičen pristop določanja kinetičnih parametrov vključuje izvedbo reakcije v in vitro pogojih, ki se močno razlikujejo od tistih v notranjosti celice. Namesto heterogene in nagnetene raztopine različnih makromolekul in organelov se reakcije običajno izvaja na (delno) čistih proteinskih vzorcih, ki so del razredčene puferske raztopine. Poleg tega v celicah razmejitve in kompartmentalizcija vplivajo na variacije v koncentraciji substrata, produkta in spremembe difuzijskih koeficientov. Problem predstavlja tudi in vitro študij membranskih in multimernih proteinov. Običajno jih je zahtevno očistiti, optimizacija testov aktivnosti pa je kompleksna, saj pogosto zahteva prisotnost umetnih membran. Pogoste so tudi razlike med rezultati pridobljenimi v sistemih, kjer se substrat dodaja v reakcijsko mešanico v primerjavi s tistimi pri katerih je substrat pridobljen iz metabolizma [1].