Un equipo de investigación de la Universidad de Uppsala ha resucitado varias enzimas de miles de millones de años y las ha reprogramado para catalizar reacciones químicas completamente diferentes de las que pueden manejar sus versiones modernas. El método se puede utilizar para desarrollar soluciones sostenibles dentro de la biotecnología, como los biorreactores enzimáticoso para degradar químicamente las toxinas ambientales. El estudio ha sido publicado en Ciencia química .
"Utilizamos software para simular miles de millones de años de evolución, y en realidad pudimos desarrollar una enzima efectiva que puede catalizar una reacción completamente nueva. Es increíblemente emocionante", dice Lynn Kamerlin, quien lidera el equipo de investigación en la Universidad de Uppsala.
Las enzimas tienen la capacidad de catalizar, es decir, acelerar, desafiar las reacciones químicas de millones de años a una fracción de segundo sin consumirse por sí mismas. También son biodegradables y tienen una huella de carbono mínima. La mayoría de las enzimas son catalizadores de un químico específicoreacción, que cumple una función importante en los procesos biológicos, por ejemplo, en nuestros cuerpos.
Dentro de la biotecnología, se está trabajando intensamente para desarrollar nuevas enzimas que puedan catalizar reacciones inusuales para la química verde, la catálisis sostenible y la descomposición química de sustancias tóxicas para el medio ambiente.
El equipo de investigación de la Universidad de Uppsala ha trabajado con colegas de la Universidad de Granada en España para resucitar enzimas ancestrales, primero en una computadora y luego en el laboratorio. Las enzimas primitivas tienen muchas características que son deseables dentro de la biotecnología. Pueden resistir condiciones extremastemperaturas y son estructuralmente más flexibles, haciéndolos más fáciles de modificar que sus equivalentes modernos.
Los investigadores lograron reutilizar las antiguas enzimas que degradan los antibióticos para catalizar una reacción no natural completamente nueva. Pero a pesar de que las enzimas reutilizadas aceleraron la reacción significativamente, fue mucho más lenta que la mayoría de las enzimas naturales.
Por lo tanto, para mejorar la eficiencia de la enzima, los investigadores usaron computadoras poderosas para calcular qué cambios en la estructura darían lugar a una reacción más rápida. Usaron un nuevo método llamado FuncLib, que usa una combinación de información evolutiva y cálculos de proteínasestabilidad, para predecir variantes enzimáticas más efectivas.
FuncLib predijo un total de 3.000 posibles nuevas variantes enzimáticas y las 20 más prometedoras se probaron en el laboratorio. De ellas, cuatro fueron mucho más rápidas que la enzima original. La mejor fue tan efectiva como la media moderna, naturalmenteenzimas presentes
"Nuestro estudio muestra que es posible diseñar enzimas nuevas y efectivas para un futuro más sostenible", dice Lynn Kamerlin.
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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