È stato messo a punto un algoritmo in grado di programmare le funzioni degli enzimi, individuando le modifiche da apportare per renderli più veloci ed efficienti: si tratta di un nuovo passo in avanti nel campo della biologia sintetica che avrà ricadute in molti settori in cui gli enzimi giocano un ruolo fondamentale, dalla produzione alimentare alla salute umana, fino alla gestione dei rifiuti. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Communications, si deve ad un gruppo di ricercatori guidato dalla Scuola di Medicina di Harvard.
Gli enzimi, come tutte le proteine, sono costituiti da una sequenza di diverse centinaia di amminoacidi che ne codificano la struttura tridimensionale. La struttura, a sua volta, influisce sulla funzione svolta: se si modifica la sequenza di amminoacidi, cambia la forma e spesso l’enzima diventa completamente inefficace. Trovare modi per migliorare l’attività degli enzimi sarebbe estremamente vantaggioso per molte applicazioni industriali, ma attualmente si procede solitamente provando ad apportare poche modifiche casuali alla volta, con risultati spesso deludenti.
Per superare questo ostacolo, i ricercatori guidati da Benjamin Fram hanno elaborato una nuova strategia che, invece di introdurre mutazioni casuali, tiene conto della storia evolutiva dell’enzima per proporre interventi mirati. Gli autori dello studio hanno testato l’algoritmo su un particolare enzima chiamato beta-lattamasi, prodotto da alcuni batteri e responsabile della loro resistenza a certi antibiotici: nonostante l’algoritmo abbia proposto un numero notevole di mutazioni, 84 su una sequenza di 280 amminoacidi, l’enzima così modificato ha conservato la sua struttura e, al tempo stesso, ha visto migliorare la sua attività e la sua stabilità a temperature più elevate.
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