Scienziati dell'Università di Bristol hanno progettato un enzima artificiale che funziona come (e in alcuni casi meglio) una classe vitale di enzimi naturali.

Gli enzimi sono molecole biologiche di fondamentale importanza che svolgono la maggior parte delle reazioni chimiche in tutti gli organismi viventi.

Queste reazioni alimentano la vita cellulare e sono coinvolte in un gran numero di processi necessari per conferire alle cellule le loro caratteristiche chimiche e fisiche.

Per di più, molti enzimi partecipano a reazioni chimiche che hanno valore commerciale o medico, e per le quali non abbiamo buone sostanze artificiali che possano catalizzare tali reazioni con la stessa precisione ed efficienza degli enzimi.

L'enzima artificiale è stato sintetizzato in una forma pienamente funzionante dai batteri E. coli e potrebbe essere di notevole interesse per l'industria biotecnologica a causa delle sue attività catalitiche rilevanti a livello industriale, stabilità termica e resistenza chimica.

Potrebbero anche essere usati come sostituti di alcuni enzimi naturali che sono più complessi e difficili da produrre su larga scala.

Per raggiungere questo obiettivo, il team ha utilizzato un approccio che elimina la complessità evolutiva impiegando piccoli, proteine ​​semplici e completamente artificiali nel processo di progettazione.

Il dottor Ross Anderson della School of Biochemistry dell'Università di Bristol, ha detto:"Descriviamo queste proteine ​​come maquette, un termine usato in scultura per indicare un modello in scala da cui viene creata un'opera finale.

"La maquette proteica consente allo stesso modo al progettista di incorporare elementi funzionali su un'impalcatura proteica stabile. In questo caso, abbiamo adattato un precedente progetto di maquette in cui abbiamo utilizzato il macchinario presente in una cellula batterica vivente per innestare permanentemente la molecola dell'eme nella struttura della proteina".

Le alterazioni apportate, facilitato il legame del perossido di idrogeno alla molecola dell'eme, un passaggio necessario nella catalisi comune alla famiglia degli enzimi perossidasi.

Con questi cambiamenti, la maquette era in grado non solo di legare il perossido di idrogeno, ma anche di convertirlo in una forma più reattiva in grado di estrarre elettroni da una serie di semplici molecole organiche, allo stesso modo in cui funzionano le perossidasi naturali.

Poiché la maquette è anche completamente assemblata nelle cellule batteriche, ha fornito al team l'opportunità di sfruttare queste trasformazioni chimiche nelle cellule viventi, o considerare di integrarlo nelle vie metaboliche di un organismo.

Il dottor Anderson ha aggiunto:"Quindi, in sostanza, abbiamo realizzato un enzima artificiale (o de novo) che funziona come (e in alcuni casi meglio) una classe vitale di enzimi naturali.

"È promiscua - come lo sono molte delle perossidasi naturali - e potrebbe rappresentare un prototipo robusto da cui si potrebbero sviluppare molti catalizzatori funzionali.

"Nell'attività catalitica, è così vicino agli enzimi naturali (e dato il fatto che i batteri lo rendono in forma attiva), se fosse purificato senza la conoscenza delle sue origini artificiali, gli sarebbe attribuita una funzione naturale e trattato come un nuovo enzima naturale."