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    La enzima adopta una estructura dinámica para funcionar en caliente, mar salado

    El equipo de investigación incluido el autor principal Masateru Takahashi, modeló la estructura de la enzima a partir de su secuencia de proteínas y realizó análisis bioquímicos y estructurales para interrogar su configuración física. Crédito:KAUST

    Por los microbios que habitan en el calor, profundidades saladas del Mar Rojo, la vida es un delicado acto de equilibrio evolutivo. Solo para que estas criaturas repliquen su ADN se requiere una enzima que se adapte tanto a altas temperaturas como a altas concentraciones de sal. dos factores ambientales que imponen presiones selectivas compensatorias sobre la estructura de una proteína.

    Un equipo de KAUST ahora ha caracterizado y diseñado una enzima sintetizadora de ADN a partir de un microbio de aguas profundas que parece dividir la diferencia. siendo lo suficientemente rígido para la adaptación térmica, pero lo suficientemente flexible para hacer frente a los cambios estructurales inducidos por la sal. Los hallazgos revelan cómo la evolución puede ajustar las proteínas para que sean ideales para la vida en entornos extremos. Es más, podrían tener aplicaciones prácticas para la biotecnología y la investigación biomédica.

    "Estas propiedades son atractivas para las técnicas de secuenciación de ADN de próxima generación, ", dice el profesor de KAUST Samir Hamdan, quien supervisó el estudio." Vale la pena hacer un esfuerzo significativo ahora para explorar el potencial biotecnológico de las enzimas de procesamiento de ADN de estos microorganismos ".

    Hamdan y su laboratorio colaboraron con miembros de la facultad de otros grupos de KAUST, incluido el Centro de Investigación del Mar Rojo y el Centro de Investigación de Biociencia Computacional, y con divisiones de ciencias biológicas y físicas para estudiar una enzima polimerasa sintetizadora de ADN de un microbio unicelular que se encuentra viviendo de la costa de Arabia Saudita en una piscina de sal que era cuatro veces más salada y 16 veces más caliente que el agua de mar promedio. "Esta polimerasa, "dice el autor principal del estudio, Masateru Takahashi, un investigador en el laboratorio de Hamdan, "es la polimerasa más tolerante a la sal que también es térmicamente estable".

    Los investigadores modelaron la estructura de la enzima a partir de su secuencia de proteínas y realizaron análisis bioquímicos y estructurales para interrogar su configuración física. Identificaron muchas interacciones entre regiones de la proteína con carga opuesta que dieron forma a la enzima. Sin embargo, la abundancia de regiones cargadas negativamente en exceso también ayudó a separar la enzima hasta cierto punto, dándole el dinamismo estructural para hacer frente al aumento de las concentraciones de sal. Esa flexibilidad, y la consiguiente rigidez inducida por la sal, también podrían explicar por qué esta enzima polimerasa tiene una capacidad única para utilizar iones de zinc como moléculas auxiliares. a diferencia de la mayoría de las otras enzimas que sintetizan ADN de su tipo.

    Con estas ideas, El equipo de KAUST creó una versión híbrida tolerante a la sal de una polimerasa que muchos biólogos ya están usando para amplificar el ADN para sus experimentos. Los conocimientos extraídos de estas enzimas diseñadas, dice Takahashi, podría dar lugar a nuevos reactivos y métodos para la industria biotecnológica.


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