Las sorprendentes funciones de una poderosa enzima en forma de navaja suiza
Actúa tanto como una cuchilla como una herramienta de enlace
Las algas verde-azules (también conocidas como cianobacterias) tienen un superpoder que probablemente les ayuda a tener mucho éxito como invasoras de los cursos de agua. Tienen una extraordinaria capacidad para almacenar energía y nitrógeno en sus células para los momentos de necesidad. Pero sólo se sabe cómo lo hacen exactamente.
Imagen simbólica
Alan Findlay on Unsplash
Ahora, investigadores de la Universidad McGill y sus colaboradores de la ETH de Zúrich han descubierto una intrigante capacidad, hasta ahora desconocida, de las enzimas (conocidas como cianoficinas sintetasas) que intervienen en la creación de estas reservas de alimentos. Sus hallazgos no sólo son científicamente sorprendentes, sino que nos acercan a la posibilidad de utilizar estos polímeros respetuosos con el medio ambiente para todo tipo de aplicaciones, desde vendajes hasta antiincrustantes biodegradables o alimentos para animales.
Las enzimas como las cianofinas sintetasas (llamadas enzimas polimerasas porque sintetizan largas cadenas de polímeros) suelen necesitar cebadores en forma de "cadenas de arranque" cortas para empezar a ensamblar las cadenas largas. Las polimerasas actúan como catalizadores de una amplia gama de funciones biológicas, desde el inicio del proceso de replicación del ARN y el ADN hasta la conversión de la glucosa en glucógeno como forma de almacenar energía para su uso posterior. Se pensaba que las cianofinas sintetasas de muchas cianobacterias diferentes necesitaban cebadores como todas las demás polimerasas, pero entonces los investigadores descubrieron algo nuevo.
"Estábamos trabajando con varias cianoficinas sintetasas y descubrimos que una de ellas no necesitaba cebadores", explica el autor principal, Itai Sharon, estudiante de doctorado en Bioquímica de McGill. "Después de tres años de experimentos, intentando averiguar por qué no lo hacía, descubrimos que esta cianoficina sintetasa tenía un centro de reacción oculto en su interior que escinde enlaces entre aminoácidos, en lugar de enlazar aminoácidos, que es el trabajo principal de esta polimerasa".
A diferencia de todas las polimerasas conocidas
Los investigadores descubrieron que la cianoficina sintetasa podía fabricar lentamente un número extremadamente pequeño de polímeros largos de cianoficina en ausencia de cebadores, que el centro de reacción recién descubierto escinde en muchas cadenas cortas que luego se utilizan como cebadores para una polimerización rápida.
"Llamamos a la cianoficina sintetasa una 'navaja suiza', dice Martin Schmeing, autor correspondiente y director del Centro de Investigación en Biología Estructural de McGill. "Combina tres funciones enzimáticas -dos de creación de enlaces y una de ruptura- en una máquina polimerizadora elegante y autosuficiente".
"Lo que lo hace aún más especial es que estas polimerasas han sido estudiadas por muchos investigadores durante décadas y décadas. Nadie, ni siquiera nosotros, se había dado cuenta de esto antes".
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