Las enzimas de organismos amantes del frío que viven a bajas temperaturas, cerca del punto de congelación del agua, muestran propiedades muy distintivas. En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, los científicos de la Universidad de Uppsala han utilizado cálculos a gran escala para explicar por qué muchoslas enzimas adaptadas al frío dejan de funcionar a temperatura ambiente.
Las enzimas son las "máquinas" que mantienen el metabolismo en todas las células vivas, pero desafortunadamente todas las reacciones bioquímicas normalmente se detienen a bajas temperaturas. La evolución ha resuelto este problema desarrollando enzimas adaptadas al frío en especies cuya temperatura celular interna es la misma que enambiente externo frío. Esto se aplica a innumerables organismos, desde bacterias hasta ciertas plantas y vertebrados de sangre fría, como los peces que viven en agua muy fría. Estas enzimas adaptadas al frío tienen propiedades termodinámicas especiales que les permiten funcionar en condiciones de congelación., también se funden a temperaturas más bajas que las enzimas ordinarias; pero no hay diferencia si se funden a aproximadamente 40 grados Celsius, ya que nunca necesitan trabajar en un ambiente tan cálido.
Sin embargo, un importante enigma sin resolver ha sido por qué muchas enzimas adaptadas al frío dejan de funcionar incluso a temperatura ambiente, mucho antes de que comiencen a derretirse. Los investigadores Jaka Socan, Miha Purg y Johan Åqvist ahora han logrado explicar por primera vezesto por medio de extensas simulaciones por computadora.
Los científicos simularon la reacción química en una enzima que degrada el almidón de una bacteria antártica a varias temperaturas, y compararon esto con los cálculos relacionados con la misma enzima de un cerdo ordinario de sangre caliente. La enzima antártica demostró entonces comenzar a descomponerselocalmente incluso a temperatura ambiente, y este defecto hace que las moléculas de almidón se adhieran mucho menos a la enzima. Este fenómeno da lugar a una velocidad de reacción máxima a 25 grados centígrados, y tiene lugar a unos 15 grados centígrados por debajo del punto de fusión.enzima de cerdo, por otro lado, la velocidad de reacción sigue aumentando hasta que la enzima finalmente se derrite a aproximadamente 60 grados centígrados.
Con los cálculos por computadora, es posible identificar qué partes de las enzimas adaptadas al frío dan lugar a sus propiedades especiales.
"Tanto nuestros nuevos resultados como los anteriores de simulaciones por computadora de varias enzimas adaptadas al frío y sus mutantes, muestran que ahora hemos llegado a una etapa en la que uno puede rediseñar racionalmente las enzimas para cambiar sus propiedades de una manera predecible. Este enfoqueDurante mucho tiempo ha sido un objetivo, pero hasta la fecha no ha podido competir con la evolución aleatoria de enzimas en el laboratorio, por lo que Frances Arnold recibió el Premio Nobel en 2018 ", dice Johan Åqvist, profesor de Química Teórica en el Departamento de Células.y Biología Molecular, Universidad de Uppsala.
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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