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    Enzimas adaptadas ao frio podem se transformar em temperatura ambiente

    Crédito CC0:domínio público

    Enzimas de organismos amantes do frio que vivem em baixas temperaturas, perto do ponto de congelamento da água, exibem propriedades altamente distintas. Em um novo estudo publicado em Nature Communications , cientistas da Universidade de Uppsala usaram cálculos em grande escala para explicar por que muitas enzimas adaptadas ao frio param de funcionar por volta da temperatura ambiente.

    As enzimas são as "máquinas" que mantêm o metabolismo em todas as células vivas, mas, infelizmente, todas as reações bioquímicas normalmente param em baixas temperaturas. A evolução resolveu esse problema desenvolvendo enzimas adaptadas ao frio em espécies cuja temperatura interna da célula é a mesma do ambiente externo frio. Isso se aplica a incontáveis ​​organismos, de bactérias a certas plantas e vertebrados de sangue frio, como peixes que vivem em água muito fria. Essas enzimas adaptadas ao frio têm propriedades termodinâmicas especiais que as permitem funcionar em condições de congelamento. Evidentemente, eles também derretem em temperaturas mais baixas do que as enzimas comuns; mas não faz diferença se eles derretem a aproximadamente 40 graus Celsius, já que eles nunca precisam trabalhar em um ambiente tão quente.

    Contudo, um grande enigma não resolvido é por que muitas enzimas adaptadas ao frio param de funcionar mesmo em torno da temperatura ambiente, muito antes de começarem a derreter. Pesquisadores Jaka Socan, Miha Purg e Johan Åqvist agora, pela primeira vez, conseguiu explicar isso por meio de extensas simulações de computador.

    Os cientistas simularam a reação química em uma enzima de degradação do amido de uma bactéria da Antártica em várias temperaturas, e comparou isso com cálculos relativos à mesma enzima de um normal, porco de sangue quente. A enzima da Antártica, em seguida, provou começar a se quebrar localmente, mesmo em temperatura ambiente, e esse defeito faz com que as moléculas de amido adiram muito menos à enzima. Este fenômeno dá origem a uma velocidade máxima de reação a 25 graus Celsius, e ocorre a cerca de 15 graus Celsius abaixo do ponto de fusão. Na enzima suína, por outro lado, a velocidade da reação continua aumentando até que a enzima finalmente derreta a cerca de 60 graus Celsius.

    Com cálculos de computador, assim, é possível identificar quais partes das enzimas adaptadas ao frio dão origem às suas propriedades especiais.

    "Tanto nossos novos resultados quanto os anteriores de simulações de computador de várias enzimas adaptadas ao frio, e seus mutantes, mostram que agora alcançamos um estágio em que se pode redesenhar racionalmente as enzimas para alterar suas propriedades de uma forma previsível. Essa abordagem tem sido um objetivo há muito tempo, mas até agora não foi capaz de competir com a evolução laboratorial aleatória de enzimas, pelo qual Frances Arnold recebeu o Prêmio Nobel em 2018, "diz Johan Åqvist, Professor de Química Teórica do Departamento de Biologia Celular e Molecular, Uppsala University.


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