Simple y llano: sin enzimas, sin vida. Las reacciones químicas dentro de las células tomarían demasiado tiempo para ocurrir sin enzimas. Las enzimas son catalizadores. Pueden acelerar la tasa de reacciones biológicas en un factor de algunos miles a más de cien mil millones. Las enzimas también son necesarias para controlar las reacciones. No solo aceleran la conversión de reactivos en productos, sino que también dirigen la química al dirigirse a biomoléculas específicas en el momento y la ubicación correctos. Esto es fundamental para todos los procesos celulares, como activar o desactivar genes en el momento adecuado, generar ATP en la mitocondria y decidir cuándo crecer y cuándo no crecer, solo por nombrar algunos ejemplos.
Las enzimas son los objetivos más comunes de los fármacos también. Si puede diseñar una sustancia química que se una a una enzima, puede afectar la reacción que controla y cambiar el fenotipo de una célula. Un ejemplo es la enzima fosfodiesterasa, que, como uno de sus trabajos, recicla una molécula de señalización llamada AMP cíclico (cAMP). cAMP afecta la frecuencia cardíaca, entre otras cosas. La cafeína en su té se une e inhibe la fosfodiesterasa, evitando que se descomponga el AMPc, haciendo que su corazón lata más rápido y con más fuerza.
Los patógenos usan enzimas para un efecto terrible. Algunas bacterias producen una enzima llamada carbapanemasa, que puede descomponer una gran clase de antibióticos. Esta enzima hace que las bacterias sean resistentes a estos antibióticos, y las bacterias pueden compartir la información sobre cómo hacer esta enzima con otras especies de bacterias, a través de la transferencia horizontal de genes. Klebsiella pneumoniae carbapanemase (KPC) ha sido implicada en brotes de infecciones resistentes a medicamentos en varios hospitales.
Mi investigación se centra en las enzimas utilizadas por bacterias y hongos para descomponer los materiales vegetales en el medio ambiente. Sin estas enzimas, las hojas muertas y los árboles nunca se descompondrían y el carbono no podría reciclarse. Algunas bacterias también han desarrollado enzimas que metabolizan sustancias químicas xenobióticas (sustancias químicas de origen no natural, como los pesticidas) y ayudan a eliminar las toxinas del agua y el suelo.
En resumen, las enzimas son esenciales para toda la biología. Permiten que las reacciones químicas de la vida sucedan y dirigen el flujo de materia, energía e información a través de los sistemas vivos.
