Prácticamente todos los procesos bioquímicos involucran enzimas que aceleran las reacciones químicas. Un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Munich TUM ha descifrado por primera vez el mecanismo molecular de la enzima AsqJ. Sus hallazgos podrían abrir nuevas opciones en la producciónde moléculas farmacéuticamente activas.
Sin enzimas, la naturaleza se detendría. Estas pequeñas moléculas aceleran las reacciones bioquímicas o las hacen posibles en primer lugar. Pero, ¿cómo sucede esto a nivel molecular? "Comprender la función exacta de las enzimas es uno de los mayores desafíosde bioquímica moderna ", dice Ville Kaila, profesor de biocatálisis computacional en la Universidad Técnica de Munich.
El equipo de investigación dirigido por Ville Kaila y Michael Groll, profesor de bioquímica de la Universidad Técnica de Múnich, descifró por primera vez el mecanismo de la enzima aspoquinolona J AsqJ, una dioxigenasa que activa los enlaces de carbono con oxígeno.
Una enzima - muchas reacciones
La enzima AsqJ es particularmente emocionante ya que cataliza una cascada de reacciones químicas que finalmente conducen a la formación de compuestos antibacterianos. Fue descubierta hace solo unos años en el Aspergillus nidulans hongo
Los investigadores combinaron diferentes métodos para descubrir los secretos contenidos en la enzima: Primero, Alois Bräuer y el Prof. Michael Groll usaron cristalografía de rayos X para determinar la estructura atómica tridimensional de la molécula. Sophie Mader y Ville Kaila usaron estoinformación para realizar simulaciones mecánicas cuánticas en sus procesos bioquímicos.
Aclarando los secretos de AsqJ con simulaciones
"Nuestros cálculos ilustran cómo la enzima cataliza la formación de alcaloide de quinolona", informa Kaila. "Los pequeños detalles tienen efectos sorprendentes: un ligero cambio en el sustrato, como la eliminación de un pequeño grupo químico, es suficiente para detener prácticamente la reacción"
Luego, el equipo diseñó computacionalmente una nueva variante de la enzima que cataliza la formación de alcaloides de quinolona con el sustrato modificado. Esta nueva enzima se produjo experimentalmente en bacterias y se probó su funcionalidad ". Los resultados fueron impresionantes: la reacción esperada tomócolocar después de solo unos segundos ", recuerda Bräuer.
Diseño computacional de nuevos compuestos
"Este experimento demuestra que nuestra metodología funciona y también es adecuada para representar la funcionalidad de otras enzimas a nivel molecular", dice Ville Kaila. El diseño de la enzima aún está en un nivel básico, pero tiene un enorme potencial. En el futuro,podríamos aspirar a diseñar computacionalmente medicamentos médicos, por ejemplo.
"El trabajo demuestra que nuestra metodología es precisa y también adecuada para estudiar la funcionalidad de otras enzimas a nivel molecular", dice Ville Kaila. El diseño de la enzima sigue siendo una investigación básica, pero tiene un enorme potencial. Un objetivo de futurola investigación consistirá en diseñar enzimas en una computadora para, por ejemplo, producir nuevos medicamentos.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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