Una proteína diseñada enteramente desde cero logra funcionar bien en células vivas

En el naciente campo de la biología artificial, ya se está trabajando hacia la creación de un organismo genuinamente nuevo. Unos investigadores están diseñando y construyendo proteínas que pueden plegarse y emular procesos químicos que contribuyen al sostenimiento de la vida. Sus proteínas artificiales, codificadas por genes sintéticos, tienen una longitud de aproximadamente 100 aminoácidos. Ahora, han confirmado que al menos una de estas nuevas proteínas puede catalizar reacciones biológicas, es decir, que una proteína diseñada desde cero funciona en células como una enzima genuina.

El logro es obra del equipo de Michael Hecht, Ann Donnelly, Katie Digianantonio y Grant Murphy, de la Universidad de Princeton en Estados Unidos.

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Las enzimas son esenciales para la biología, tal como subraya Hecht. Entendemos por biología el sistema de catalizadores y reacciones bioquímicas. Cada paso cuenta con una enzima para la catálisis, porque de otro modo esas reacciones no serían lo bastante rápidas como para que pudiera existir la vida. Una enzima es una proteína que ejerce de catalizador. Las enzimas son los mejores catalizadores del mundo tras varios miles de millones de años de evolución. Las enzimas pueden incrementar la velocidad de una reacción en muchos órdenes de magnitud.

Después de crear con éxito proteínas artificiales para E. coli, Hecht y sus colaboradores empezaron a buscar funciones críticas que pudieran sabotear en estas bacterias simples. Encontraron cuatro genes que, al ser eliminados, dejarían inerte a la E. coli (muerta en la práctica), pero con la opción de "resucitar" si al dotarla de las proteínas artificiales estas hacían su trabajo como tan bien como lo harían las proteínas naturales.

Colonias de E. coli. En los experimentos, todas las células fueron modificadas para perder su enzima natural Fes. Las que carecen de la enzima artificial forman colonias pequeñas y enfermas, las de color rojo. En cambio, las células que fueron dotadas de la enzima artificial Syn-F4 forman grandes colonias sanas, las de color blanquecino. (Foto: Ann Donnelly/Hecht Lab/Princeton University)

Hecht y sus colaboradores identificaron estas proteínas artificiales por primera vez en 2011, y han pasado los últimos seis años trabajando para averiguar los mecanismos precisos por los cuales funcionan, lo cual se ha detallado ahora en los resultados del estudio que han presentado públicamente.

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