Los científicos han roto las reglas de la ingeniería enzimática para desbloquear un nuevo método para crear reacciones químicas que podrían desbloquear una amplia gama de nuevas aplicaciones, desde la creación de nuevos medicamentos hasta la producción de alimentos.

En su artículo publicado hoy en Catálisis de la naturaleza , La profesora Francesca Paradisi y la Dra. Martina Contente de la Universidad de Nottingham y la Universidad de Berna muestran un nuevo método para producir moléculas químicas de manera más eficiente a través de una nueva reacción de un solo paso en la enzima.

El profesor Paradis es profesor de biocatálisis en la Facultad de Química de Nottingham y profesor de química farmacéutica en la Universidad de Berna. explica:"Hemos demostrado cómo una mutación muy simple en uno de los residuos clave de una enzima útil ha ampliado drásticamente su alcance sintético, permitir el uso de la variante mutante en la preparación de moléculas químicas desafiantes, así como metabolitos naturales que son vitales en muchos procesos biológicos del cuerpo ".

Cualquier libro de texto sobre enzimas informará sobre cómo los aminoácidos catalíticos en cualquier familia de enzimas determinada se conservan en gran medida, de hecho, son una firma del tipo de química que puede realizar una enzima. Se producen variaciones y, en algunos casos, si el aminoácido de reemplazo es similar, Ambos se pueden encontrar en una proporción significativa en la naturaleza, pero otros pueden ser mucho menos comunes y solo se encuentran en un número limitado de especies.

"En este estudio hemos explorado un área intacta de la ingeniería enzimática y hemos modificado un residuo catalítico clave en el sitio activo de una enzima, "agrega el profesor Paradisi." Anteriormente se pensaba que hacer esto causaría una pérdida de actividad de la enzima, pero hemos descubierto que este no es el caso cuando este biocatalizador se usa en una dirección sintética y, de hecho, moléculas desafiantes pero muy útiles ahora pueden fabricarse en condiciones suaves que podrían ampliarse fácilmente y reproducirse comercialmente para su uso en una amplia gama de productos ".

Para cambiar el alcance del sustrato de una enzima, el enfoque generalmente ha sido mutar los residuos involucrados en el reconocimiento del sustrato, ya sea a través del diseño racional o la evolución dirigida, dejando siempre intactas las catalíticas.

La variante mutante de una enzima acil transferasa se creó rápidamente y, aunque el biocatalizador nativo funcionaría con alcoholes y aminas lineales, el mutante trabaja con tioles y también con aminas mucho más complejas. La investigación demostró que, de hecho, la nueva variante ha perdido la capacidad de hidrolizar ésteres, pero para aplicaciones sintéticas, donde es necesario preparar un éster u otros grupos funcionales (tioésteres y amidas) y no escindir, esto es, de hecho, una gran ventaja.

La Dra. Martina Contente agrega:"Hemos recibido comentarios fantásticos sobre este estudio de la comunidad científica, ya que proporciona una nueva herramienta para la química que se puede aplicar a una amplia gama de reacciones moleculares. El hecho de que es una reacción muy estable creada sin la necesidad de condiciones específicas significa que tiene el potencial para una aplicación comercial de bajo costo en la producción de nuevos productos farmacéuticos. Creemos que hemos desbloqueado una nueva combinación en las tríadas catalíticas que la naturaleza parece haber desfavorecido, posiblemente para reforzar el control sobre la reactividad, pero eso para un químico podría ser una verdadera mina de oro ".