Uma equipe de pesquisa da Universidade de Uppsala ressuscitou enzimas de vários bilhões de anos e as reprogramou para catalisar reações químicas completamente diferentes do que suas versões modernas podem controlar. O método pode ser usado para desenvolver soluções sustentáveis ​​dentro da biotecnologia, como para biorreatores enzimáticos ou para degradar quimicamente toxinas ambientais. O estudo foi publicado em Ciência Química .

"Usamos software para simular bilhões de anos de evolução, e fomos capazes de desenvolver uma enzima eficaz que pode catalisar uma reação completamente nova. É incrivelmente emocionante, "diz Lynn Kamerlin, que está liderando a equipe de pesquisa da Universidade de Uppsala.

As enzimas têm a capacidade de catalisar, ou seja, acelerar, desafiando reações químicas de milhões de anos a uma fração de segundo sem serem consumidos. Eles também são biodegradáveis ​​e têm uma pegada de carbono mínima. A maioria das enzimas são catalisadores para uma reação química específica, que desempenha uma função importante em processos biológicos, por exemplo, em nossos corpos.

Dentro da biotecnologia, trabalho intensivo está sendo feito para desenvolver novas enzimas que podem catalisar reações incomuns para a química verde, catálise sustentável e a degradação química de substâncias ambientalmente tóxicas.

A equipe de pesquisa da Uppsala University trabalhou com colegas da Universidad de Granada, na Espanha, para ressuscitar enzimas ancestrais, primeiro em um computador, e depois no laboratório. As enzimas primitivas têm muitas características que são desejáveis ​​dentro da biotecnologia. Eles podem suportar temperaturas extremas e são estruturalmente mais flexíveis, tornando-os mais fáceis de modificar do que seus equivalentes modernos.

Os pesquisadores tiveram sucesso em reaproveitar antigas enzimas degradantes de antibióticos para catalisar uma reação não natural completamente nova. Mas, embora as enzimas reaproveitadas acelerem a reação significativamente, era muito mais lento do que a maioria das enzimas que ocorrem naturalmente.

Portanto, para melhorar a eficiência da enzima, os pesquisadores usaram computadores poderosos para calcular quais mudanças na estrutura resultariam em uma reação mais rápida. Eles usaram um novo método chamado FuncLib, que usa uma combinação de informações evolutivas e cálculos de estabilidade de proteínas, para prever variantes enzimáticas mais eficazes.

Um total de 3, 000 novas variantes enzimáticas potenciais foram previstas pela FuncLib e as 20 mais promissoras delas foram testadas em laboratório. Destes, quatro eram muito mais rápidos do que a enzima original. O melhor era tão eficaz quanto o moderno médio, enzimas de ocorrência natural.

"Nosso estudo mostra que é possível projetar novos, enzimas eficazes para um futuro mais sustentável, "diz Lynn Kamerlin.