Un team di ricerca dell'Università di Uppsala ha resuscitato enzimi vecchi di diversi miliardi di anni e li ha riprogrammati per catalizzare reazioni chimiche completamente diverse da quelle che le loro versioni moderne possono gestire. Il metodo può essere utilizzato per sviluppare soluzioni sostenibili nell'ambito della biotecnologia, come per i bioreattori enzimatici o per degradare chimicamente le tossine ambientali. Lo studio è stato pubblicato su Scienze chimiche .

"Utilizziamo software per simulare miliardi di anni di evoluzione, e siamo stati effettivamente in grado di sviluppare un enzima efficace in grado di catalizzare una reazione completamente nuova. È incredibilmente eccitante, "dice Lynn Cameron, che guida il gruppo di ricerca dell'Università di Uppsala.

Gli enzimi hanno la capacità di catalizzare, cioè accelerare, reazioni chimiche impegnative da milioni di anni a una frazione di secondo senza consumarsi. Sono anche biodegradabili e hanno un'impronta di carbonio minima. La maggior parte degli enzimi sono catalizzatori per una specifica reazione chimica, che svolge una funzione importante nei processi biologici, per esempio nei nostri corpi.

All'interno delle biotecnologie, si sta facendo un intenso lavoro per sviluppare nuovi enzimi in grado di catalizzare reazioni insolite per la chimica verde, catalisi sostenibile e decomposizione chimica di sostanze tossiche per l'ambiente.

Il team di ricerca dell'Università di Uppsala ha lavorato con i colleghi dell'Universidad de Granada in Spagna per far risorgere gli enzimi ancestrali, prima su un computer, e poi in laboratorio. Gli enzimi primitivi hanno molte caratteristiche che sono desiderabili all'interno della biotecnologia. Possono resistere a temperature estreme e sono strutturalmente più flessibili, rendendoli più facili da modificare rispetto ai loro equivalenti moderni.

I ricercatori sono riusciti a riproporre antichi enzimi che degradano gli antibiotici per catalizzare una reazione non naturale completamente nuova. Ma anche se gli enzimi riutilizzati hanno accelerato significativamente la reazione, era molto più lento della maggior parte degli enzimi naturali.

Perciò, per migliorare l'efficienza dell'enzima, i ricercatori hanno utilizzato potenti computer per calcolare quali cambiamenti nella struttura avrebbero comportato una reazione più rapida. Hanno usato un nuovo metodo chiamato FuncLib, che utilizza una combinazione di informazioni evolutive e calcoli di stabilità proteica, predire varianti enzimatiche più efficaci.

Un totale di 3, 000 potenziali nuove varianti enzimatiche sono state previste da FuncLib e le 20 più promettenti di queste sono state testate in laboratorio. Di questi, quattro erano molto più veloci dell'enzima originale. Il migliore era efficace quanto il moderno medio, enzimi naturali.

"Il nostro studio mostra che è possibile progettare nuovi, enzimi efficaci per un futuro più sostenibile, "dice Lynn Cameron.