¿Podemos diseñar una enzima que sea insensible a la temperatura o el pH?

Sí. La naturaleza hace esto todo el tiempo. Ahora, las enzimas a menudo se “ajustan” a través de la evolución para funcionar mejor en un rango específico de temperaturas, pero ese rango puede variar.

Hay bacterias que viven en agua que está más caliente que la ebullición en los respiraderos hidrotermales del fondo marino. Todas sus enzimas deben haberse adaptado a temperaturas y presiones extremas. Sin embargo, es posible que no funcionen a “nuestra” temperatura y presión: están fuera de su rango óptimo.

En este momento, hay bacterias que viven en el ácido concentrado de tu estómago.

¿Tan completamente “insensible”? No. Pero pueden evolucionar para funcionar en condiciones sorprendentemente extremas. Y hoy en día con la simulación por computadora de enzimas, es posible diseñar enzimas racionalmente para una mayor estabilidad bajo condiciones objetivo, o al menos dirigir racionalmente su evolución en un cribado experimental.

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Una excelente pregunta, la respuesta simple es no. La razón es que el fenómeno de catálisis o actividad enzimática está íntimamente ligado a las fluctuaciones termodinámicas en el sistema. Para más detalles, consulte Slaving: las fluctuaciones de los solventes dominan las funciones y la dinámica de las proteínas. Las fluctuaciones son una función de las susceptibilidades termodinámicas del sistema, por lo que, por ejemplo, las fluctuaciones de volumen son una función de la compresibilidad del sistema (enzima + agua), es decir, [matemáticas] ~ dV / VdP. [/ math] Por lo tanto, para que una enzima sea insensible a la presión, la comprensibilidad tiene que ser independiente o una función constante de presión, lo cual no es posible según la segunda ley. Sin embargo, uno puede encontrar rangos de presión donde la compresibilidad es menos sensible a los cambios de presión. El mismo argumento se aplica a todos los demás observables termodinámicos del sistema. Por lo tanto, en general, no es posible diseñar una enzima que no sea sensible a la presión (fluctuación de volumen), temperatura (fluctuación de entalpía), pH (fluctuación de protones) o campo eléctrico (fluctuaciones de carga o dipolo), etc.

Shamit Shrivastava

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