La reconstrucción de una enzima por sustitución de dominio cambia efectivamente la especificidad del sustrato

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Molecular Biología Molecular
• Ingeniería de enzimas Ingeniería de enzimas Ingeniería de enzimas

Sus antecedentes:

• La aspartato transcarbamoylase (ATCase) y la ornitina transcarbamoylase (OTCase) de Escherichia coli comparten dominios polares homólogos que se unen al fosfato de carbamoil.
• Sus dominios ecuatoriales exhiben distintas especificidades de sustrato (aspartato para ATCase, ornitina para OTCase) y identidad de secuencia inferior.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la conservación de las interacciones de proteínas durante la evolución de las enzimas.
• Para diseñar una enzima quimérica cambiando los dominios funcionales y alterar la especificidad del sustrato.

Principales métodos:

• Fusión in vitro del ADN que codifica el dominio polar de la OTCasa con el dominio ecuatorial de la ATCasa.
• Transformación de una cepa de deleción argI-pyrB de E. coli con el gen fusionado.
• Análisis de la actividad enzimática en los transformantes resultantes.

Principales resultados:

• Se produjo con éxito una enzima quimérica viable.
• La enzima quimérica confirió la prototropía pirimidina (Pyr +) a la cepa de E. coli.
• Los transformantes expresaron la actividad ATCase pero no la actividad OTCase, indicando un interruptor funcional.

Conclusiones:

• El intercambio de dominios de proteínas entre enzimas funcionalmente divergentes puede cambiar con éxito la especificidad del sustrato.
• Este estudio demuestra la viabilidad de la ingeniería de nuevas funciones enzimáticas a través del intercambio de dominios.
• Los hallazgos proporcionan información sobre la evolución de las proteínas y el diseño de las enzimas.