Un equipo de investigación de la Universidad de Uppsala ha resucitado enzimas de varios 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 para biorreactores enzimáticos o para degradar químicamente toxinas ambientales. El estudio ha sido publicado en Ciencia química .

"Usamos software para simular miles de millones de años de evolución, y de hecho pudimos desarrollar una enzima eficaz que puede catalizar una reacción completamente nueva. Es increíblemente emocionante "dice Lynn Kamerlin, quien dirige el equipo de investigación de la Universidad de Uppsala.

Las enzimas tienen la capacidad de catalizar, es decir, acelerar, desafiantes reacciones químicas de millones de años a una fracción de segundo sin consumirse. También son biodegradables y tienen una huella de carbono mínima. La mayoría de las enzimas son catalizadores de una reacción química específica, que cumple una función importante en los procesos biológicos, por ejemplo en nuestros cuerpos.

Dentro de la biotecnología, Se está realizando un trabajo intensivo para desarrollar nuevas enzimas que puedan catalizar reacciones inusuales para la química verde. catálisis sostenible y degradación 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 soportar temperaturas extremas y son estructuralmente más flexibles, haciéndolos más fáciles de modificar que sus equivalentes modernos.

Los investigadores lograron reutilizar 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, era mucho más lento que la mayoría de las enzimas naturales.

Por lo tanto, para mejorar la eficiencia de la enzima, los investigadores utilizaron potentes ordenadores para calcular qué cambios en la estructura darían lugar a una reacción más rápida. Usaron un nuevo método llamado FuncLib, que utiliza una combinación de información evolutiva y cálculos de estabilidad de proteínas, para predecir variantes enzimáticas más eficaces.

Un total de 3, FuncLib predijo 000 nuevas variantes enzimáticas potenciales y las 20 más prometedoras se probaron en el laboratorio. De estos, cuatro eran mucho más rápidos que la enzima original. Lo mejor fue tan efectivo como el moderno promedio, enzimas naturales.

"Nuestro estudio muestra que es posible diseñar nuevos enzimas eficaces para un futuro más sostenible, "dice Lynn Kamerlin.