Advertencia: Esta página es una traducción de esta página originalmente en inglés. Tenga en cuenta ya que las traducciones son generadas por máquinas, no que todos traducción será perfecto. Este sitio Web y sus páginas están destinadas a leerse en inglés. Cualquier traducción de este sitio Web y su páginas Web puede ser imprecisa e inexacta en su totalidad o en parte. Esta traducción se proporciona como una conveniencia.

Primera enzima artificial con los sitios catalíticos no biológicos creados

Un nuevo estudio publicó en la catálisis de la naturaleza del gorrón el 10 de febrero de 2020, denuncia la creación de una nueva enzima artificial a partir de dos componentes, ambos no biológicos en origen. Esta acción marca el primer tal catalizador biológico acertado para contener un sitio activo no biológico. El estudio muestra que este tipo de combinación sinérgica de un aminoácido no encontrado en naturaleza con un catalizador cobre-basado es capaz de la acción catalítica potente, a diferencia de la mayoría de las otras enzimas artificiales.

¿Por qué son las enzimas importantes?

Las enzimas son las proteínas biológicas que catalizan un alcance de reacciones químicas bajo condiciones suaves de un organismo vivo. Es decir, pueden ser activadas en las temperaturas normales y las presiones. En cambio, la mayoría de los catalizadores industriales actúan solamente en la temperatura y presión extrema, así como los disolventes o los metales venenosos.

El problema con usar solamente las enzimas para la catálisis es que no están disponibles para todas las reacciones químicas. La reacción moderna es hacerla si no está allí. Una manera de hacer esto es cambiar una enzima ya existente de modo que trabaje. Otro es crear una nueva enzima.

Este ejemplo muestra la estructura de la proteína de LmrR (verde), con los grupos catalíticos adicionales atando al substrato. | Ejemplo Reuben Leveson-Gower
Este ejemplo muestra la estructura de la proteína de LmrR (verde), con los grupos catalíticos adicionales atando al substrato. | Ejemplo Reuben Leveson-Gower

El grupo catalítico

La entrega con la primera aproximación, según los investigadores, es que implica el reducir de capacidad de la enzima. Una de ellos, Gerard Roelfes, dice, las “enzimas naturales desarrolladas para catalizar reacciones específicas. La adaptación requiere una clase de incumbencia de la enzima. Por eso promovimos la creación de enzimas nuevas, artificiales.”

Las enzimas deben a menudo su alta actividad catalítica a la manera que las cadenas laterales catalíticas se colocan dentro de una cavidad proteína-obligatoria. Los científicos por lo tanto intentaron jugar alrededor con la cavidad obligatoria, vía variaciones genético inducidas en la colocación del aminoácido artificial y por lo tanto de su cadena lateral. Encontraron que varias mutaciones podrían aumentar la rotación de la enzima en 100 veces.

La primera enzima que él sintetizó era una que puede formar las hidrazonas artificiales. Se basa en una molécula biológica llamada LmrR, que es básicamente un factor bacteriano de la transcripción, sin actividad enzimática. Se da forma como un buñuelo con un poro grande central que sirva como base conectar las moléculas hidrofóbicas planas.

En 2018, esta proteína fue modificada por la inserción del p-aminophenylalanine artificial del aminoácido, en cuyo punto se convirtió en una enzima. Este aminoácido contiene una cadena lateral de la anilina que sea responsable de catálisis.

La cadena lateral

La cadena lateral se sujeta a la proteína de LmrR, por qué se llaman las ligazones supramoleculares - es decir, ligazones formadas como resultado de las acciones recíprocas de la enzima con el factor de la transcripción. Los investigadores explican, “su posición son determinados por la acción recíproca con la proteína. De esta posición, determinamos dónde el p-aminophenylalanine se debe insertar en la proteína para crear un sitio activo. De mi experiencia en química orgánica, conocía la utilidad potencial de esta cadena lateral de la anilina para la catálisis y previ que sería posible combinarla con la catálisis de cobre.”

Usando esta idea, los investigadores construyeron una nueva enzima que tenía actividad altamente selectiva para la adición de Michael.

Esta vez alrededor, los investigadores adaptaron esta misma proteína, pero por otra parte agregaron en el complejo del cobre a la proteína bacteriana, antes de insertar el p-aminophenylalanine. La cadena de la anilina de este último combinó con cobre para actuar como catalizador potente para esta reacción. Encobre es un catalizador transitorio bien conocido del metal debido a la presencia de estados de oxidación variables, permitiendo que validen y que donen electrones fácilmente.

Ambos sitios cooperan para catalizar a los socios de la reacción para la reacción de adición de Michael, una reacción orgánica común que se utilice para crear ligazones entre los átomos de carbono. Sin embargo, apenas poner ambos ellos en una molécula no trabaja, porque se contrarrestan en las distancias demasiado cercanas. Dice Roelfes, “ellas que ambas tienen que estar en la posición correcta catalizar a eficientemente y selectivamente esta reacción.”

Obviamente, la enzima es relativamente lenta. Roelfes explica, “la enzima no es todavía rápido bastante para el uso práctico pero, con técnicas estándar tales como evolución dirigida, esto se podría perfeccionar.”

El concepto

La cosa importante que lograron es que mostraron una prueba del concepto. Dos abiological o los catalizadores artificiales fueron reunidos por primera vez para construir una enzima totalmente nueva. Asierran al hilo que éste podría servir como launchpad para la síntesis de muchos diversos tipos de nuevas enzimas.

La importancia de la técnica es que fue diseñada para ser utilizada por los químicos ordinarios, aunque implica los métodos de la biología molecular para la incorporación de los aminoácidos artificiales. Esto ha permitido para que las personas continúen producir las nuevas enzimas sintetizadas.

El uso mayor de aminoácidos artificiales en síntesis de la enzima era hasta ahora intentar aclarar los mecanismos detrás de sus propiedades catalíticas, y entender cómo la función de la enzima fue conectada a su estructura molecular. Roelfes y sus investigadores han desplegado esto para incluir el uso de aminoácidos nuevos vía clave genética, dentro de las enzimas. Él dice, “a mí, la generación de enzimas de la nuevo-a-naturaleza es la opción más emocionante.” La adición de aminoácidos artificiales a una proteína para crear una nueva enzima se podía adoptar para hacer mucho más, revistiendo el alcance completo de reacciones químicas estándar. Esto cambiaría la cara de las reacciones de la química, haciéndolas más respetuosas del medio ambiente y también reduciendo las entradas de energía.

Journal reference:

Drienovská, I., Roelfes, G. Expanding the enzyme universe with genetically encoded unnatural amino acids. Nat Catal (2020). https://doi.org/10.1038/s41929-019-0410-8

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Thomas, Liji. (2020, February 10). Primera enzima artificial con los sitios catalíticos no biológicos creados. News-Medical. Retrieved on June 02, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200210/First-artificial-enzyme-with-non-biological-catalytic-sites-created.aspx.

  • MLA

    Thomas, Liji. "Primera enzima artificial con los sitios catalíticos no biológicos creados". News-Medical. 02 June 2020. <https://www.news-medical.net/news/20200210/First-artificial-enzyme-with-non-biological-catalytic-sites-created.aspx>.

  • Chicago

    Thomas, Liji. "Primera enzima artificial con los sitios catalíticos no biológicos creados". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20200210/First-artificial-enzyme-with-non-biological-catalytic-sites-created.aspx. (accessed June 02, 2020).

  • Harvard

    Thomas, Liji. 2020. Primera enzima artificial con los sitios catalíticos no biológicos creados. News-Medical, viewed 02 June 2020, https://www.news-medical.net/news/20200210/First-artificial-enzyme-with-non-biological-catalytic-sites-created.aspx.