Las enzimas son moléculas biológicas que aceleran significativamente la velocidad de prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar dentro de las células. Son vitales para la vida y cumplen una amplia gama de funciones importantes en el cuerpo, desde la formación de neuronas hasta la digestión de los alimentos.

Las enzimas realizan su trabajo de manera tan selectiva y tan rápida –millones de veces más rápido que un parpadeo– que en las últimas décadas ha surgido el campo de la química biomimética con el objetivo de diseñar enzimas artificiales que puedan imitar los poderes de las enzimas naturales en entornos industriales.

Novedosa molécula sintética

Las enzimas artificiales podrían, por ejemplo, convertir el maíz en etanol o ayudar a crear nuevos medicamentos de forma más rápida, eficaz y a bajo costo.

La investigación abre la puerta a una nueva estrategia para lograr la creación de enzimas artificiales que funcionen tan bien como las enzimas naturales.

En lo que representa un paso en el camino de lograr ese objetivo, investigadores de la Universidad de Miami y de la Universidad de Michigan, crearon una novedosa molécula sintética de tres hebras que funciona igual que una metaloenzima (una enzima que contiene iones metálicos) natural.

Previamente, los investigadores habían creado metaloenzimas sintéticas más simples que catalizaron con éxito una serie de reacciones químicas. Pero esas macromoléculas artificiales fueron diseñadas con tres cadenas homotriméricas idénticas o simétricas, lo que, según sus creadores, limitó sus capacidades catalíticas.

En la nueva molécula, que fue diseñada en la supercomputadora de la Universidad de Miami, la tercera hebra difiere en estructura de las otras dos hebras. Los cálculos de mecánica cuántica mostraron que la estructura más compleja, no simétrica, de tres hebras, conocida como bobina “heterotrimérica”, expandió el rendimiento catalítico de las metaloenzimas artificiales homotriméricas.

El santo grial de la química

Al respecto, el investigador Rajeev Prabhakar, químico computacional de la Universidad de Miami que estudia las reacciones enzimáticas con la esperanza de diseñar sus análogos artificiales, y coautor del estudio, comentó:

“Este es un paso incremental pero importante en el desarrollo de enzimas artificiales, que durante mucho tiempo se ha considerado el santo grial de la química. Desafortunadamente, tan bien como las enzimas naturales trabajan en nuestros cuerpos y otras formas de vida, no toleran muy bien otros entornos, además de que son muy caras y fáciles de preparar y purificar”.

El campo de la química biomimética tiene el objetivo de diseñar enzimas artificiales que puedan imitar los poderes de las enzimas naturales en entornos industriales.

Probablemente, la mayoría de las personas encuentra el estudio incomprensible, pero el resultado final, es que la investigación colaborativa llevada a cabo en Miami y Michigan abre la puerta a una nueva estrategia para lograr la creación de enzimas artificiales que funcionen tan bien como las enzimas naturales.

Referencia: Heteromeric three-stranded coiled coils designed using a Pb(II)(Cys)3 template mediated strategy. Nature Chemistry, 2020. https://doi.org/10.1038/s41557-020-0423-6