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¿Existen vías de reacción no catalizadas por enzimas?


¿Puede ser una especie de vía de reacción química en una célula, que está catalizada o regulada pero NO necesariamente por enzimas? No pude encontrar nada en Google.

Casi no tengo experiencia en biología y solo estoy estudiando ciertos temas desde una perspectiva matemática.


Si por enzima te refieres a "proteína" alias polipéptido, que existen cosas tales como ARN catalíticos. Esas son moléculas de ARN que facilitan las reacciones químicas pero no se cambian por sí mismas (definición de catalizador). Creo que, basado en el descubrimiento de tales ARN, ahora se cree que la vida podría haber comenzado a partir de o con la ayuda de ARN catalíticos (por favor, perdone el tono especulativo, consulte ARN autorreplicantes).

Puede encontrar este artículo interesante: El camino hacia las redes moleculares no enzimáticas, que describe las redes no enzimáticas. El problema con la búsqueda de este tema es que la mayoría de las publicaciones actuales, me parece, se concentran en la forma de transferir reacciones enzimáticas a sistemas de catálisis inorgánica, porque esos sistemas pueden ser más limpios y fáciles de expandir, que las enzimas purificadoras para biotecnología.


Celulasa

Celulasa es cualquiera de varias enzimas producidas principalmente por hongos, bacterias y protozoos que catalizan la celulólisis, la descomposición de la celulosa y de algunos polisacáridos relacionados. El nombre también se usa para cualquier mezcla o complejo natural de varias de estas enzimas, que actúan en serie o sinérgicamente para descomponer el material celulósico.

Las celulasas descomponen la molécula de celulosa en monosacáridos ("azúcares simples") como la beta-glucosa, o polisacáridos y oligosacáridos más cortos. La descomposición de la celulosa tiene una importancia económica considerable, porque hace que un componente importante de las plantas esté disponible para el consumo y uso en reacciones químicas. La reacción específica involucrada es la hidrólisis de los enlaces 1,4-beta-D-glucosídicos en celulosa, hemicelulosa, liquenina y beta-D-glucanos de cereales. Debido a que las moléculas de celulosa se unen fuertemente entre sí, la celulólisis es relativamente difícil en comparación con la descomposición de otros polisacáridos como el almidón. [2]

La mayoría de los mamíferos tienen una capacidad muy limitada para digerir las fibras dietéticas como la celulosa por sí mismos. En muchos animales herbívoros como los rumiantes como el ganado vacuno y ovino y en los fermentadores del intestino grueso como los caballos, las celulasas son producidas por bacterias simbióticas. Las celulasas endógenas son producidas por algunos tipos de animales metazoos, como algunas termitas, caracoles, [3] [4] [5] y lombrices de tierra.

Recientemente, también se han encontrado celulasas en microalgas verdes (Chlamydomonas reinhardtii, Gonium pectorale y Volvox carteri) y sus dominios catalíticos (CD) pertenecientes a la familia GH9 muestran la mayor homología de secuencia con las celulasas endógenas de metazoos. Las celulasas de algas son modulares y consisten en nuevos módulos de unión a carbohidratos ricos en cisteína putativos (CBM), enlazadores ricos en prolina / serina (PS) además de dominios supuestos similares a Ig y dominios desconocidos en algunos miembros. Celulasa de Gonium pectorale consistía en dos CD separados por enlazadores y con un CBM C-terminal. [6]

Se conocen varios tipos diferentes de celulasas, que difieren estructural y mecánicamente. Los sinónimos, derivados y enzimas específicas asociadas con el nombre "celulasa" incluyen endo-1,4-beta-D-glucanasa (beta-1,4-glucanasa, beta-1,4-endoglucano hidrolasa, endoglucanasa D, 1,4 - (1,3,1,4) -beta-D-glucano 4-glucanohidrolasa), carboximetilcelulasa (CMCasa), avicelasa, celludextrinasa, celulasa A, celulosina AP, celulasa alcalina, celulasa A 3, celulasa 9.5 y pancelasa SS . Las enzimas que escinden la lignina se han llamado ocasionalmente celulasas, pero este antiguo uso está desaprobado, son enzimas modificadoras de la lignina.


¿Existen vías de reacción no catalizadas por enzimas? - biología

Figura 1. Las enzimas reducen la energía de activación de la reacción pero no cambian la energía libre de la reacción.

Una sustancia que ayuda a que ocurra una reacción química se llama catalizador y las moléculas que catalizan las reacciones bioquímicas se llaman enzimas. La mayoría de las enzimas son proteínas y realizan la tarea crítica de reducir las energías de activación de las reacciones químicas dentro de la célula. La mayoría de las reacciones críticas para una célula viva ocurren con demasiada lentitud a temperaturas normales como para ser de alguna utilidad para la célula. Sin enzimas para acelerar estas reacciones, la vida no podría persistir. Las enzimas hacen esto uniéndose a las moléculas reactivas y reteniéndolas de tal manera que los procesos químicos de ruptura y formación de enlaces tengan lugar más fácilmente. Es importante recordar que las enzimas no cambian si una reacción es exergónica (espontánea) o endergónica. Esto se debe a que no cambian la energía libre de los reactivos o productos. Solo reducen la energía de activación requerida para que la reacción avance (Figura 1). Además, una enzima en sí no se modifica por la reacción que cataliza. Una vez que se ha catalizado una reacción, la enzima puede participar en otras reacciones.

Los reactivos químicos a los que se une una enzima se denominan sustratos de la enzima. Puede haber uno o más sustratos, dependiendo de la reacción química particular. En algunas reacciones, un solo sustrato reactivo se descompone en múltiples productos. En otros, dos sustratos pueden unirse para crear una molécula más grande. Dos reactivos también pueden entrar en una reacción y ambos se modifican, pero dejan la reacción como dos productos. La ubicación dentro de la enzima donde se une el sustrato se denomina sitio activo de la enzima. El sitio activo es donde ocurre la "acción". Dado que las enzimas son proteínas, existe una combinación única de cadenas laterales de aminoácidos dentro del sitio activo. Cada cadena lateral se caracteriza por diferentes propiedades. Pueden ser grandes o pequeños, débilmente ácidos o básicos, hidrófilos o hidrófobos, con carga positiva o negativa o neutrales. La combinación única de cadenas laterales crea un entorno químico muy específico dentro del sitio activo. Este entorno específico es adecuado para unirse a un sustrato químico específico (o sustratos).

Los sitios activos están sujetos a las influencias del entorno local. El aumento de la temperatura ambiental generalmente aumenta las velocidades de reacción, catalizadas por enzimas o de otro modo. Sin embargo, las temperaturas fuera de un rango óptimo reducen la velocidad a la que una enzima cataliza una reacción. Las altas temperaturas eventualmente harán que las enzimas se desnaturalicen, un cambio irreversible en la forma tridimensional y, por lo tanto, en la función de la enzima. Las enzimas también son adecuadas para funcionar mejor dentro de un cierto rango de pH y concentración de sal y, al igual que con la temperatura, el pH extremo y las concentraciones de sal pueden hacer que las enzimas se desnaturalicen.

Durante muchos años, los científicos pensaron que la unión enzima-sustrato se realizaba de una manera simple de "cerradura y llave". Este modelo afirmó que la enzima y el sustrato encajan perfectamente en un paso instantáneo. Sin embargo, la investigación actual respalda un modelo llamado ajuste inducido (Figura 2). El modelo de ajuste inducido amplía el modelo de cerradura y llave al describir una unión más dinámica entre la enzima y el sustrato. A medida que la enzima y el sustrato se unen, su interacción provoca un cambio leve en la estructura de la enzima que forma una disposición de unión ideal entre la enzima y el sustrato.

Cuando una enzima se une a su sustrato, se forma un complejo enzima-sustrato. Este complejo reduce la energía de activación de la reacción y promueve su rápida progresión de una de las múltiples formas posibles. En un nivel básico, las enzimas promueven reacciones químicas que involucran a más de un sustrato al juntar los sustratos en una orientación óptima para la reacción. Otra forma en que las enzimas promueven la reacción de sus sustratos es creando un ambiente óptimo dentro del sitio activo para que ocurra la reacción.

Figura 2. El modelo de ajuste inducido es un ajuste al modelo de cerradura y llave y explica cómo las enzimas y los sustratos experimentan modificaciones dinámicas durante el estado de transición para aumentar la afinidad del sustrato por el sitio activo.

Carreras en acción: desarrollador de fármacos farmacéuticos

Figura 3. ¿Se ha preguntado alguna vez cómo se desarrollan los fármacos? (crédito: Deborah Austin)

Las enzimas son componentes clave de las vías metabólicas. Comprender cómo funcionan las enzimas y cómo se pueden regular son los principios clave detrás del desarrollo de muchos de los medicamentos farmacéuticos en el mercado actual. Los biólogos que trabajan en este campo colaboran con otros científicos para diseñar fármacos.

Considere las estatinas, por ejemplo: estatinas es el nombre que se le da a una clase de medicamentos que pueden reducir los niveles de colesterol. Estos compuestos son inhibidores de la enzima HMG-CoA reductasa, que es la enzima que sintetiza el colesterol a partir de los lípidos del cuerpo. Al inhibir esta enzima, se puede reducir el nivel de colesterol sintetizado en el cuerpo. De manera similar, el acetaminofén, comercializado popularmente bajo la marca Tylenol, es un inhibidor de la enzima ciclooxigenasa. Si bien se usa para aliviar la fiebre y la inflamación (dolor), su mecanismo de acción aún no se comprende completamente.

¿Cómo se descubren las drogas? Uno de los mayores desafíos en el descubrimiento de fármacos es identificar un objetivo farmacológico. Un objetivo de un fármaco es una molécula que es literalmente el objetivo del fármaco. En el caso de las estatinas, la HMG-CoA reductasa es el fármaco diana. Los objetivos de los fármacos se identifican mediante una minuciosa investigación en el laboratorio. Identificar el objetivo por sí solo no es suficiente, los científicos también necesitan saber cómo actúa el objetivo dentro de la célula y qué reacciones salen mal en el caso de una enfermedad. Una vez que se identifican el objetivo y la vía, comienza el proceso real de diseño del fármaco. En esta etapa, los químicos y los biólogos trabajan juntos para diseñar y sintetizar moléculas que puedan bloquear o activar una reacción en particular. Sin embargo, esto es solo el comienzo: si y cuando un prototipo de fármaco tiene éxito en el desempeño de su función, entonces se somete a muchas pruebas, desde experimentos in vitro hasta ensayos clínicos, antes de que pueda obtener la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. El mercado.

Muchas enzimas no funcionan de manera óptima, o incluso no funcionan en absoluto, a menos que estén unidas a otras moléculas auxiliares no proteicas específicas. Pueden unirse temporalmente a través de enlaces iónicos o de hidrógeno, o permanentemente a través de enlaces covalentes más fuertes. La unión a estas moléculas promueve la forma y función óptimas de sus respectivas enzimas. Dos ejemplos de estos tipos de moléculas auxiliares son los cofactores y las coenzimas. Los cofactores son iones inorgánicos como los iones de hierro y magnesio. Las coenzimas son moléculas auxiliares orgánicas, aquellas con una estructura atómica básica formada por carbono e hidrógeno. Al igual que las enzimas, estas moléculas participan en reacciones sin cambiar ellas mismas y, en última instancia, se reciclan y reutilizan. Las vitaminas son fuente de coenzimas. Algunas vitaminas son precursoras de coenzimas y otras actúan directamente como coenzimas. La vitamina C es una coenzima directa de múltiples enzimas que participan en la construcción del importante tejido conectivo, el colágeno. Por tanto, la función enzimática está regulada, en parte, por la abundancia de varios cofactores y coenzimas, que pueden ser suministrados por la dieta de un organismo o, en algunos casos, producidos por el organismo.


6.5 Enzimas

Una sustancia que ayuda a que se produzca una reacción química es un catalizador, y las moléculas especiales que catalizan las reacciones bioquímicas se denominan enzimas. Casi todas las enzimas son proteínas, compuestas por cadenas de aminoácidos, y realizan la tarea crítica de reducir las energías de activación de las reacciones químicas dentro de la célula. Las enzimas hacen esto uniéndose a las moléculas reactivas y manteniéndolas de tal manera que los procesos químicos de ruptura y formación de enlaces tengan lugar más fácilmente. Es importante recordar que las enzimas no cambian la ∆G de una reacción. En otras palabras, no cambian si una reacción es exergónica (espontánea) o endergónica. Esto se debe a que no cambian la energía libre de los reactivos o productos. Solo reducen la energía de activación requerida para alcanzar el estado de transición (Figura 6.15).

Sitio activo enzimático y especificidad del sustrato

Los reactivos químicos a los que se une una enzima son los sustratos de la enzima. Puede haber uno o más sustratos, dependiendo de la reacción química particular. En algunas reacciones, un sustrato de un solo reactivo se descompone en múltiples productos. En otros, dos sustratos pueden unirse para crear una molécula más grande. Dos reactivos también pueden entrar en una reacción, ambos se modifican y dejan la reacción como dos productos. La ubicación dentro de la enzima donde se une el sustrato se denomina sitio activo de la enzima. El sitio activo es donde ocurre la "acción", por así decirlo. Dado que las enzimas son proteínas, existe una combinación única de residuos de aminoácidos (también llamados cadenas laterales o grupos R) dentro del sitio activo. Cada residuo se caracteriza por diferentes propiedades. Los residuos pueden ser grandes o pequeños, débilmente ácidos o básicos, hidrófilos o hidrófobos, cargados positiva o negativamente o neutros. La combinación única de residuos de aminoácidos, sus posiciones, secuencias, estructuras y propiedades crea un entorno químico muy específico dentro del sitio activo. Este entorno específico es adecuado para unirse, aunque sea brevemente, a un sustrato químico específico (o sustratos). Debido a esta combinación similar a un rompecabezas entre una enzima y sus sustratos (que se adapta para encontrar el mejor ajuste entre el estado de transición y el sitio activo), las enzimas son conocidas por su especificidad. El "mejor ajuste" resulta de la forma y la atracción del grupo funcional de aminoácidos hacia el sustrato. Existe una enzima específicamente adaptada para cada sustrato y, por lo tanto, para cada reacción química, sin embargo, también hay flexibilidad.

El hecho de que los sitios activos estén tan perfectamente adaptados para proporcionar condiciones ambientales específicas también significa que están sujetos a las influencias del entorno local. Es cierto que el aumento de la temperatura ambiental generalmente aumenta las velocidades de reacción, catalizadas por enzimas o de otro tipo. Sin embargo, aumentar o disminuir la temperatura fuera de un rango óptimo puede afectar a los enlaces químicos dentro del sitio activo de tal manera que son menos adecuados para unir sustratos. Las altas temperaturas eventualmente harán que las enzimas, al igual que otras moléculas biológicas, se desnaturalicen, un proceso que cambia las propiedades naturales de una sustancia. Asimismo, el pH del entorno local también puede afectar la función enzimática. Los residuos de aminoácidos del sitio activo tienen sus propias propiedades ácidas o básicas que son óptimas para la catálisis. Estos residuos son sensibles a los cambios de pH que pueden afectar la forma en que se unen las moléculas del sustrato. Las enzimas son adecuadas para funcionar mejor dentro de un cierto rango de pH y, al igual que con la temperatura, los valores extremos de pH (ácido o básico) del medio ambiente pueden hacer que las enzimas se desnaturalicen.

Ajuste inducido y función enzimática

Durante muchos años, los científicos pensaron que la unión enzima-sustrato tenía lugar de una manera simple de "cerradura y llave". Este modelo afirmó que la enzima y el sustrato encajan perfectamente en un paso instantáneo. Sin embargo, la investigación actual respalda una visión más refinada llamada ajuste inducido (Figura 6.16). El modelo de ajuste inducido amplía el modelo de cerradura y llave al describir una interacción más dinámica entre la enzima y el sustrato. A medida que la enzima y el sustrato se unen, su interacción provoca un cambio leve en la estructura de la enzima que confirma una disposición de unión ideal entre la enzima y el estado de transición del sustrato. Esta unión ideal maximiza la capacidad de la enzima para catalizar su reacción.

Enlace al aprendizaje

Vea una animación del ajuste inducido en este sitio web.

Cuando una enzima se une a su sustrato, se forma un complejo enzima-sustrato. Este complejo reduce la energía de activación de la reacción y promueve su rápida progresión de una de muchas formas. En un nivel básico, las enzimas promueven reacciones químicas que involucran a más de un sustrato al juntar los sustratos en una orientación óptima. La región apropiada (átomos y enlaces) de una molécula se yuxtapone a la región apropiada de la otra molécula con la que debe reaccionar. Otra forma en que las enzimas promueven la reacción de sus sustratos es creando un ambiente óptimo dentro del sitio activo para que ocurra la reacción. Ciertas reacciones químicas pueden desarrollarse mejor en un ambiente ligeramente ácido o no polar. Las propiedades químicas que surgen de la disposición particular de los residuos de aminoácidos dentro de un sitio activo crean el ambiente perfecto para que reaccionen los sustratos específicos de una enzima.

Ha aprendido que la energía de activación requerida para muchas reacciones incluye la energía involucrada en manipular o contorsionar levemente los enlaces químicos para que puedan romperse fácilmente y permitir que otros se reforman. La acción enzimática puede ayudar en este proceso. El complejo enzima-sustrato puede reducir la energía de activación al contorsionar las moléculas del sustrato de tal manera que se facilite la ruptura de enlaces, ayudando a alcanzar el estado de transición. Finalmente, las enzimas también pueden reducir las energías de activación al participar en la reacción química en sí. Los residuos de aminoácidos pueden proporcionar ciertos iones o grupos químicos que realmente forman enlaces covalentes con moléculas de sustrato como paso necesario del proceso de reacción. En estos casos, es importante recordar que la enzima siempre volverá a su estado original al completarse la reacción. Una de las propiedades distintivas de las enzimas es que, en última instancia, permanecen inalteradas por las reacciones que catalizan. Una vez que una enzima termina de catalizar una reacción, libera su (s) producto (s).

Control del metabolismo a través de la regulación enzimática

Parecería ideal tener un escenario en el que todas las enzimas codificadas en el genoma de un organismo existieran en abundancia y funcionaran de manera óptima en todas las condiciones celulares, en todas las células, en todo momento. En realidad, esto está lejos de ser el caso. Una variedad de mecanismos aseguran que esto no suceda. Las necesidades y condiciones celulares varían de una célula a otra y cambian dentro de las células individuales con el tiempo. Las enzimas requeridas y las demandas energéticas de las células del estómago son diferentes de las de las células de almacenamiento de grasa, las células de la piel, las células sanguíneas y las células nerviosas. Además, una célula digestiva trabaja mucho más para procesar y descomponer los nutrientes durante el tiempo que sigue de cerca a una comida en comparación con muchas horas después de una comida. A medida que varían estas demandas y condiciones celulares, también varían las cantidades y la funcionalidad de las diferentes enzimas.

Dado que las velocidades de las reacciones bioquímicas están controladas por la energía de activación, y las enzimas reducen y determinan las energías de activación para las reacciones químicas, las cantidades relativas y el funcionamiento de la variedad de enzimas dentro de una célula determinan en última instancia qué reacciones se producirán y a qué velocidades. Esta determinación está estrictamente controlada. En ciertos entornos celulares, la actividad enzimática está parcialmente controlada por factores ambientales, como el pH y la temperatura. Existen otros mecanismos a través de los cuales las células controlan la actividad de las enzimas y determinan las velocidades a las que se producirán diversas reacciones bioquímicas.

Regulación de enzimas por moléculas

Las enzimas pueden regularse de manera que promuevan o reduzcan su actividad. Hay muchos tipos diferentes de moléculas que inhiben o promueven la función enzimática, y existen varios mecanismos para hacerlo. En algunos casos de inhibición enzimática, por ejemplo, una molécula inhibidora es lo suficientemente similar a un sustrato que puede unirse al sitio activo y simplemente bloquear la unión del sustrato. Cuando esto sucede, la enzima se inhibe mediante inhibición competitiva, porque una molécula inhibidora compite con el sustrato por la unión al sitio activo (Figura 6.17). Por otro lado, en la inhibición no competitiva, una molécula inhibidora se une a la enzima en una ubicación distinta a un sitio alostérico y aún logra bloquear la unión del sustrato al sitio activo.

Algunas moléculas inhibidoras se unen a enzimas en un lugar donde su unión induce un cambio conformacional que reduce la afinidad de la enzima por su sustrato. Este tipo de inhibición se denomina inhibición alostérica (figura 6.18). La mayoría de las enzimas reguladas alostéricamente están formadas por más de un polipéptido, lo que significa que tienen más de una subunidad proteica. Cuando un inhibidor alostérico se une a una enzima, todos los sitios activos de las subunidades de proteínas se modifican ligeramente de modo que se unen a sus sustratos con menos eficacia. Existen tanto activadores alostéricos como inhibidores. Los activadores alostéricos se unen a ubicaciones en una enzima alejadas del sitio activo, induciendo un cambio conformacional que aumenta la afinidad del sitio (s) activo (s) de la enzima por su (s) sustrato (s).

Conexión diaria

Descubrimiento de fármacos mediante la búsqueda de inhibidores de enzimas clave en vías específicas

Las enzimas son componentes clave de las vías metabólicas. Comprender cómo funcionan las enzimas y cómo se pueden regular es un principio clave detrás del desarrollo de muchos de los fármacos (Figura 6.19) en el mercado actual. Los biólogos que trabajan en este campo colaboran con otros científicos, generalmente químicos, para diseñar fármacos.

Considere las estatinas, por ejemplo, que es el nombre que se le da a la clase de medicamentos que reducen los niveles de colesterol. Estos compuestos son esencialmente inhibidores de la enzima HMG-CoA reductasa. La HMG-CoA reductasa es la enzima que sintetiza el colesterol a partir de los lípidos del cuerpo. Al inhibir esta enzima, se pueden reducir los niveles de colesterol sintetizados en el cuerpo. De manera similar, el acetaminofén, comercializado popularmente bajo la marca Tylenol, es un inhibidor de la enzima ciclooxigenasa. Si bien es eficaz para aliviar la fiebre y la inflamación (dolor), su mecanismo de acción aún no se comprende por completo.

¿Cómo se desarrollan los fármacos? Uno de los primeros desafíos en el desarrollo de fármacos es identificar la molécula específica a la que se destina el fármaco. En el caso de las estatinas, la HMG-CoA reductasa es el fármaco diana. Los objetivos de los fármacos se identifican mediante una minuciosa investigación en el laboratorio. Identificar el objetivo por sí solo no es suficiente, los científicos también necesitan saber cómo actúa el objetivo dentro de la célula y qué reacciones salen mal en el caso de una enfermedad. Una vez que se identifican el objetivo y la vía, comienza el proceso real de diseño del fármaco. Durante esta etapa, los químicos y los biólogos trabajan juntos para diseñar y sintetizar moléculas que pueden bloquear o activar una reacción en particular. Sin embargo, esto es solo el comienzo: si y cuando un prototipo de fármaco tiene éxito en el desempeño de su función, debe someterse a muchas pruebas, desde experimentos in vitro hasta ensayos clínicos, antes de que pueda obtener la aprobación de la FDA para comercializarse.

Muchas enzimas no funcionan de manera óptima, o incluso no funcionan en absoluto, a menos que estén unidas a otras moléculas auxiliares no proteicas específicas, ya sea temporalmente a través de enlaces iónicos o de hidrógeno o permanentemente a través de enlaces covalentes más fuertes. Dos tipos de moléculas auxiliares son los cofactores y las coenzimas. La unión a estas moléculas promueve la conformación y función óptimas de sus respectivas enzimas. Los cofactores son iones inorgánicos como el hierro (Fe ++) y el magnesio (Mg ++). Un ejemplo de una enzima que requiere un ion metálico como cofactor es la enzima que construye moléculas de ADN, la ADN polimerasa, que requiere el ion zinc unido (Zn ++) para funcionar. Las coenzimas son moléculas auxiliares orgánicas, con una estructura atómica básica formada por carbono e hidrógeno, necesarios para la acción enzimática. Las fuentes más comunes de coenzimas son las vitaminas de la dieta (Figura 6.20). Algunas vitaminas son precursoras de las coenzimas y otras actúan directamente como coenzimas. La vitamina C es una coenzima de múltiples enzimas que participan en la construcción del importante componente del tejido conectivo, el colágeno. Un paso importante en la descomposición de la glucosa para producir energía es la catálisis por un complejo multienzimático llamado piruvato deshidrogenasa. La piruvato deshidrogenasa es un complejo de varias enzimas que en realidad requiere un cofactor (un ion de magnesio) y cinco coenzimas orgánicas diferentes para catalizar su reacción química específica. Por lo tanto, la función de las enzimas está regulada, en parte, por una gran cantidad de varios cofactores y coenzimas, que son suministrados principalmente por las dietas de la mayoría de los organismos.

Compartimentación de enzimas

En las células eucariotas, las moléculas como las enzimas suelen estar compartimentadas en diferentes orgánulos. Esto permite otro nivel más de regulación de la actividad enzimática. Las enzimas necesarias solo para ciertos procesos celulares se pueden almacenar por separado junto con sus sustratos, lo que permite reacciones químicas más eficientes. Ejemplos de este tipo de regulación enzimática basada en la ubicación y la proximidad incluyen las enzimas involucradas en las últimas etapas de la respiración celular, que tienen lugar exclusivamente en las mitocondrias, y las enzimas involucradas en la digestión de desechos celulares y materiales extraños, ubicados dentro de los lisosomas.

Inhibición de la retroalimentación en las vías metabólicas

Las moléculas pueden regular la función enzimática de muchas formas. Sin embargo, queda una pregunta importante: ¿Qué son estas moléculas y de dónde provienen? Algunos son cofactores y coenzimas, iones y moléculas orgánicas, como ha aprendido. ¿Qué otras moléculas de la célula proporcionan regulación enzimática, como modulación alostérica e inhibición competitiva y no competitiva? La respuesta es que una amplia variedad de moléculas pueden realizar estas funciones. Algunas de estas moléculas incluyen medicamentos farmacéuticos y no farmacéuticos, toxinas y venenos del medio ambiente. Quizás las fuentes más relevantes de moléculas reguladoras de enzimas, con respecto al metabolismo celular, son los productos de las propias reacciones metabólicas celulares. De la manera más eficiente y elegante, las células han evolucionado para utilizar los productos de sus propias reacciones para la inhibición por retroalimentación de la actividad enzimática. La inhibición por retroalimentación implica el uso de un producto de reacción para regular su propia producción adicional (Figura 6.21). La célula responde a la abundancia de productos específicos al ralentizar la producción durante reacciones anabólicas o catabólicas. Dichos productos de reacción pueden inhibir las enzimas que catalizaron su producción a través de los mecanismos descritos anteriormente.

La producción de aminoácidos y nucleótidos se controla mediante la inhibición por retroalimentación. Además, el ATP es un regulador alostérico de algunas de las enzimas involucradas en la descomposición catabólica del azúcar, el proceso que produce ATP. De esta manera, cuando el ATP es abundante, la célula puede prevenir su producción adicional. Recuerde que el ATP es una molécula inestable que puede disociarse espontáneamente en ADP. Si hubiera demasiado ATP en una célula, gran parte se desperdiciaría. Por otro lado, el ADP sirve como un regulador alostérico positivo (un activador alostérico) para algunas de las mismas enzimas que son inhibidas por el ATP. Por lo tanto, cuando los niveles relativos de ADP son altos en comparación con el ATP, la célula se activa para producir más ATP a través del catabolismo del azúcar.


1. Introducción

En los últimos años, las poderosas herramientas bioinformáticas se están integrando cada vez más en sistemas y tuberías de biología sintética (Carbonell et al., 2016). La biología sintética emplea el principio de ingeniería de un ciclo iterativo de Diseño-Construcción-Prueba-Aprendizaje. En el caso de desarrollar organismos modificados para la producción de compuestos de alto valor, la etapa de Diseño implica la identificación de las combinaciones más adecuadas de sustratos de partida, enzimas, componentes reguladores y organismo de chasis para la vía biosintética deseada. Por lo tanto, las herramientas bioinformáticas utilizadas en esta etapa suelen llevar a cabo la minería de bases de datos para buscar las mejores piezas y dispositivos candidatos. Algunas de estas herramientas son capaces de establecer posibles vías que conducen a un compuesto objetivo mediante el uso de conjuntos de reglas de reacción codificadas, como los patrones RDM en PathPred (Moriya et al., 2010) Matrices Bond-Electron en BNICE (Hadadi et al., 2016) o SMARTS de reacción en RetroPath 2.0 (Delépine et al., 2018). Para seleccionar secuencias candidatas para enzimas en cada paso de las vías identificadas, varias herramientas proporcionan diferentes soluciones, incluido antiSMASH para grupos de genes biosintéticos (Weber et al., 2015), así como herramientas basadas en homologías de reacción como EC-Blast (Rahman et al., 2014) o aprendizaje automático (Mellor et al., 2016). Aquí, ampliamos dichas capacidades a través de Selenzyme, selección de secuencia con la capacidad de extraer reglas de reacción SMARTS. La herramienta es parte de la tubería de diseño / construcción / prueba / aprendizaje automatizada de SYNBIOCHEM para la producción de química fina microbiana, que integra plataformas de computación, robótica, ensamblaje, análisis y aprendizaje automático. Selenzyme se alimenta de la salida del flujo de trabajo de descubrimiento de vías RetroPath 2.0 (Delépine et al., 2018) y se integrará con la herramienta posterior para la optimización de piezas PartsGenie (Swainston et al., 2017b).


La química de la catálisis de proteínas

Informamos, por primera vez, sobre las estadísticas de los mecanismos químicos y las funciones de los residuos de aminoácidos que ocurren en las secuencias de reacción enzimática utilizando la base de datos MACiE de 202 mecanismos distintos de reacción enzimática como base de conocimiento. MACiE actualmente tiene representantes de cada subclase de la Comisión de Enzimas donde hay una estructura cristalina disponible y evidencia suficiente en la literatura primaria para un mecanismo. Cada paso catalítico de cada secuencia de reacción en MACiE está completamente anotado, de modo que incluye la función de los residuos catalíticos involucrados en la reacción y los mecanismos químicos por los cuales los sustratos se transforman en productos. Mostramos que los residuos de aminoácidos más catalíticos son histidina, cisteína y aspartato, que son también los residuos cuyas cadenas laterales tienen más probabilidades de servir como reactivos y que tienen la mayor versatilidad de función. Demostramos que las reacciones electrofílicas en enzimas son muy raras, y la mayoría de las reacciones enzimáticas se basan en la química nucleofílica y ácido / base general. Sin embargo, aunque raras, las reacciones radicales (homolíticas) son mucho más comunes que las reacciones electrofílicas. Por lo tanto, la mayoría de los residuos de aminoácidos desempeñan funciones de estabilización (como espectadores) o funciones de transporte de protones (como reactivos). El análisis presentado proporciona una mejor comprensión de los mecanismos de la catálisis enzimática y puede actuar como un paso inicial en la validación y predicción del mecanismo en un sitio activo enzimático.


6.6: Vía del glioxilato

  • Contribuido por Kevin Ahern e Indira Rajagopal
  • Profesor (Bioquímica y Biofísica) en la Universidad Estatal de Oregon

El succinato continúa a través de las reacciones restantes del CAC para producir oxaloacetato. El glioxilato se combina con otra acetil-CoA (se utilizó una acetil-CoA para iniciar el ciclo) para crear malato (catalizado por malato sintasa). El malato, a su vez, puede oxidarse a oxaloacetato.

Es en este punto que se hace evidente el contraste de la vía y rsquos con el CAC. Después de una vuelta del CAC, se produce un solo oxaloacetato y equilibra el único utilizado en la primera reacción del ciclo. Por tanto, en el CAC, no se realiza una producción neta de oxaloacetato. Por el contrario, al final de una vuelta del ciclo de glioxilato, se producen dos oxaloacetatos, comenzando por uno. El oxaloacetato adicional se puede usar para producir otras moléculas, incluida la glucosa en la gluconeogénesis.

Debido a que los animales no ejecutan el ciclo del glioxilato, no pueden producir glucosa a partir de acetil-CoA en cantidades netas, pero las plantas y las bacterias sí pueden. Como resultado, estos organismos pueden convertir la acetil-CoA de la grasa en glucosa, mientras que los animales pueden hacerlo. Sin embargo, eludir las descarboxilaciones (y la fosforilación a nivel de sustrato) tiene sus costos. Cada turno del ciclo de glioxilato produce un FADH y un NADH en lugar de los tres NADH, uno ( text_2 ), y un GTP realizado en cada turno del CAC.


Catalizadores para una industria verde

La industria química siempre ha aprovechado los catalizadores para realizar reacciones tan cercanas a la temperatura ambiente como sea práctico, lo que mantiene bajos los costos y el uso de energía. Hoy en día, la industria se enfrenta a una presión adicional para ser más limpia y ecológica, lo que requerirá el desarrollo de nuevos catalizadores.

El enfoque de la investigación de catalizadores ahora es encontrar catalizadores que permitan que los procesos industriales sean menos contaminantes, operen con una mejor economía atómica, produzcan productos más puros y duren más. Aunque podemos pensar que el catalizador dura para siempre, este nunca es el caso: todos los catalizadores industriales tienen una vida útil finita, lo que hace que la búsqueda de catalizadores más duraderos sea una prioridad en la lista de prioridades de la industria.

Cómo funcionan los catalizadores

En general, los catalizadores se describen como sustancias capaces de acelerar una reacción química, pero hay algunas reacciones que no prosiguen en absoluto a menos que esté presente un catalizador. Estas reacciones pueden ser termodinámicamente factibles, pero su cinética es tan desfavorable que no se produce ninguna reacción.

Para que se produzcan reacciones químicas, las moléculas de reactivo deben colisionar con la energía suficiente, la energía de activación, para formar el complejo de estado activado o de transición. Una vez formado, este estado de transición se descompondrá en reactivos o en productos. Un catalizador proporciona una vía de reacción alternativa con una energía de activación más baja que la reacción no catalizada. La reacción catalizada puede involucrar varios compuestos intermedios y complejos de estado de transición, bastante diferente del mecanismo de un solo paso para la reacción en ausencia de un catalizador (ver Figura 1).

Fig 1 Perfiles de energía de reacciones catalizadas y no catalizadas

Es importante tener en cuenta que, si bien el catalizador proporciona un camino más fácil para que las moléculas de reactivo formen un estado de transición, el catalizador también proporciona un camino más fácil para la reacción inversa en la que las moléculas de producto regresan a través del estado de transición a las moléculas de reactivo. De esta manera, el catalizador acelera las reacciones hacia adelante y hacia atrás en la misma medida y, por lo tanto, la constante de equilibrio sigue siendo la misma que dicta la termodinámica.

Muchas reacciones son procesos de varios pasos, uno de los cuales será el paso lento de control de velocidad, y es esta reacción para la que el catalizador debe estar activo. es decir proporcionar el camino alternativo. Además, muchas reacciones van acompañadas de la formación de productos secundarios, que pueden ser útiles pero, no obstante, deben separarse y, por lo tanto, aumentan los costes del proceso. Por lo tanto, los químicos industriales siempre buscan catalizadores que proporcionen la máxima selectividad para garantizar la máxima pureza del producto. En la industria química predominan dos tipos de catalizadores: catalizadores heterogéneos y homogéneos.

Catalizadores heterogéneos y homogéneos

Los catalizadores heterogéneos son sólidos que catalizan las reacciones entre reactivos líquidos o gaseosos. (Tenga en cuenta que la reacción en sí ocurre normalmente en la superficie del catalizador). El sólido catalíticamente activo se recubre típicamente sobre un soporte de área superficial alta para asegurar la máxima exposición a la mezcla de reacción de gas o líquido. Estos catalizadores, generalmente metales de transición y sus compuestos, se utilizan en California 85 por ciento de los procesos industriales porque son fáciles de separar de los productos al final de la reacción. Los ejemplos incluyen el proceso Haber-Bosch para la producción de NH3, craqueo catalítico e hidrogenación de aceites vegetales.

Un catalizador heterogéneo proporciona una ruta de menor energía a través de una secuencia que implica la adsorción de moléculas reactivas sobre un sitio activo en la superficie. Las moléculas son quimisorbidas en el sitio activo, sus enlaces se rompen y tienen lugar reordenamientos para formar el complejo activado, luego sigue la desorción para liberar la (s) molécula (s) del producto en la fase gaseosa o líquida. El sitio activo vuelve a quedar vacante para repetir el proceso. Figura 2 muestra eteno adsorbido e hidrógeno adsorbido sobre los sitios activos de un catalizador de níquel. Después de la adsorción y reacción, el producto etano se desorbe de nuevo a la fase gaseosa, dejando el sitio activo vacante para las siguientes moléculas de reactivo. Esta reacción es la base de la hidrogenación de aceites vegetales insaturados en la fabricación de margarina.

Fig 2 Adsorción y reacción en catálisis heterogénea

Claramente, la adsorción es un paso importante y la estructura precisa de la superficie es vital para proporcionar el sitio activo. Los defectos en la superficie sólida crearán diferentes tipos de sitios, que pueden tener propiedades catalíticas diferentes o nulas. Los sitios activos se caracterizan por tener una geometría crítica asociada con los compuestos que se adsorben sobre la superficie del catalizador. La geometría de un sitio activo también puede estar determinada por la estructura del soporte subyacente. Por lo tanto, cambiar el soporte puede tener un efecto profundo en la actividad e incluso puede redirigir el curso de una reacción.

Un sitio activo puede volverse más activo introduciendo otros átomos o compuestos. Estos se conocen como promotores, que por sí solos son relativamente inactivos. Por ejemplo, si se añade una pequeña cantidad de cobalto al catalizador de desulfuración de disulfuro de molibdeno, se produce un marcado aumento de la actividad. Los venenos tienen el efecto contrario y se acumulan en la superficie del catalizador durante su vida y a menudo marcan el final de la vida del catalizador. Un catalizador de hidrogenación de platino, por ejemplo, se envenena con compuestos que contienen azufre.

La comprensión de la estructura de la superficie, por lo tanto, juega un papel importante en el desarrollo de nuevos catalizadores y es aquí donde se dirige gran parte del esfuerzo de investigación. Cuando sólo una pequeña cantidad de la superficie del catalizador es productiva, es evidente que hay margen de mejora.

Varios procesos industriales utilizan catalizadores homogéneos, que se encuentran en la misma fase (líquida o gaseosa) que los reactivos y productos. Aunque es más difícil de separar al final de una reacción, los catalizadores homogéneos son a menudo más activos y selectivos que los heterogéneos y tienden a trabajar a temperaturas más bajas. Esto se debe a que todos los iones metálicos de un catalizador disuelto son sitios potencialmente activos para la reacción, mientras que en un sólido solo los átomos de la superficie son accesibles a las moléculas reactivas. Los ejemplos incluyen la esterificación catalizada por ácido de ácidos carboxílicos y alcoholes y la reacción catalizada en fase gaseosa de destrucción del ozono en la estratosfera en la que los radicales libres de cloro, de los CFC, actúan como catalizadores de la reacción.

Reacciones catalíticas importantes

Hoy en día, el mundo industrial se basa en un número enorme de reacciones químicas y un número aún mayor de catalizadores. Una selección de reacciones importantes revela el alcance de la catálisis moderna y demuestra cuán crucial será para los químicos lograr sus objetivos ambientales.

Un sacrificio: catalizador del peor de los casos

Un catalizador de sacrificio o estequiométrico se usa una vez y se desecha. La cantidad de residuos producidos no es insignificante ya que estos catalizadores se utilizan en cantidades estequiométricas. Por ejemplo, el catalizador puede estar típicamente en una relación molar de 1: 1 con el reactante principal.

En la fabricación de antraquinona para la industria de colorantes, por ejemplo, el cloruro de aluminio es el catalizador de sacrificio en el paso inicial, la acilación del benceno, ver ecuación (I). Este es un tipo de reacción de Friedel-Crafts. 1 en el que el catalizador gastado se desecha junto con los desechos del proceso. Se requiere catalizador nuevo para el siguiente lote de reactivos. El problema es que el cloruro de aluminio se compleja fuertemente con los productos, es decir Cl -, formando [AlCl4] - y no puede reciclarse económicamente, lo que genera grandes cantidades de desechos corrosivos.

Ahora se están probando nuevos catalizadores, con mejores credenciales ambientales. Compuestos, como el triflato de disprosio (III) muy ácido (trifluorometano sulfonato, 1) ofrecen la posibilidad de separarse del catalizador de sacrificio permitiendo que el catalizador sea reciclado.

Combustibles bajos en azufre: catálisis de desulfuración

Los combustibles derivados del petróleo contienen una pequeña cantidad de azufre. A menos que se elimine, este azufre persiste durante todo el proceso de refinado y termina en la gasolina o el diésel. La presión para reducir el azufre atmosférico ha impulsado el desarrollo de la desulfuración catalítica. Uno de los problemas fue que gran parte del azufre presente estaba en compuestos como los tiofenos, que son estables y resistentes a la degradación.

Esquema 1 Desulfuración de compuestos tiofénicos del petróleo

El catalizador de disulfuro de molibdeno revestido sobre un soporte de alúmina proporcionó una solución. Se añade cobalto como promotor, lo que sugiere que el sitio activo es una disposición de molibdeno-sulfuro de cobalto. En la reacción catalítica (véase el esquema 1), que es esencialmente una secuencia de hidrogenación, la molécula de tiofeno adsorbida se hidrogena y su estabilidad aromática se destruye. Esto permite que el enlace C-S se rompa y libere el azufre como sulfuro de hidrógeno. Este es un ejemplo interesante de un catalizador que realiza diferentes tipos de reacciones: hidrogenación, eliminación e isomerización.

La investigación actual en esta área está dirigida a aumentar la vida útil del catalizador y mejorar la actividad.

Pilas de combustible: electrocatálisis

En teoría, la pila de combustible es prometedora en términos de generación de electricidad eficiente: la energía química del combustible se convierte directamente en energía eléctrica. A diferencia de otros métodos de generación de electricidad a partir de combustibles, no existe una etapa térmica intermedia con las consiguientes pérdidas de energía. En la práctica, sin embargo, hay una cantidad significativa de energía consumida en el equipo auxiliar, lo que limita su eficiencia.

Como otras celdas electroquímicas, 2 la pila de combustible es un sistema redox. La pila de combustible de hidrógeno, por ejemplo, comprende un catalizador de ánodo y un catalizador de cátodo separados por una membrana de intercambio de protones. Este último es un polímero que se comporta como un electrolito y permite el paso de los protones. En general, la reacción es la oxidación del hidrógeno para formar agua, que tiene lugar en etapas: en el ánodo, el hidrógeno se oxida para dar electrones y protones. Los electrones pasan al circuito externo y los protones pasan a través de la membrana de intercambio de protones hasta el cátodo. En el cátodo, el oxígeno del aire reacciona con los protones que emergen de la membrana y simultáneamente toma los electrones que llegan del circuito externo.

Los catalizadores de los electrodos son el platino, que es caro, por lo que la investigación tiene como objetivo encontrar alternativas. De los metales que se están probando, una aleación de cobre y platino parece prometedora. 3 El platino se alea con cobre seguido de la desaleación de la superficie, dejando una superficie de platino modificada con actividad mejorada.

Catalizadores para zurdos: productos farmacéuticos

En muchos fármacos terapéuticos, el componente activo es un solo enantiómero. Generalmente, las reacciones químicas dan como producto mezclas enantioméricas. La purificación posterior, por ejemplo, mediante cristalización fraccionada, para aislar el enantiómero activo es un proceso adicional que aumenta los costos de producción.

Mediante el uso de catalizadores quirales, o catalizadores asimétricos, se puede producir el enantiómero activo único. William Knowles en la década de 1970 descubrió que el rodio se unía a ligandos de fosfina quirales (2) podría realizar una hidrogenación catalítica asimétrica. El método pronto se desarrolló para la producción comercial del fármaco anti-Parkinson, l-dopa (esquema 2). En 2001, Knowles compartió el Premio Nobel de Química con Ryoji Noyori y K. Barry Sharpless por su investigación sobre catálisis asimétrica. Hoy, con la enorme expansión de la industria farmacéutica, existe una demanda de compuestos quirales y ahora se están desarrollando otros catalizadores quirales. 4

Esquema 2 Hidrogenación asimétrica del doble enlace carbono-carbono

Cuesta menos, desperdicia menos: catalizador de ácido etanoico

El ácido etanoico es una sustancia química industrial importante con una demanda mundial anual de alrededor de seis millones de toneladas. Se utiliza en la síntesis de tereftalato de polietileno (PET), que se utiliza para botellas de refrescos, en la producción de películas fotográficas y en la síntesis de fibras y tejidos sintéticos, por ejemplo. Se han utilizado varios métodos en su producción, incluida la destilación de vino agrio en el que el etanol fue oxidado por bacterias para formar ácido etanoico. Sin embargo, este método no pudo satisfacer las necesidades de la industria, por lo que se desarrollaron métodos sintéticos. Hoy en día, la carbonilación del metanol, que utiliza un compuesto de rodio como catalizador homogéneo, es el principal método de producción. Uno de los problemas de esta reacción es que la selectividad se ve comprometida por una reacción secundaria en la que se forma ácido propanoico. En 1996, BP Chemicals introdujo un catalizador: el catalizador Cativa (3) - basado en iridio en lugar de rodio. 5

Esquema 3 Carbonilación de metanol usando catalizador Cativa

El esquema 3 muestra la secuencia de reacción. Este catalizador homogéneo, cuando se combina con una pequeña cantidad de rutenio como promotor, muestra una mayor actividad y sufre menos por la reacción secundaria del ácido propanoico, lo que conduce a menores costos y menos desperdicio. Además, el catalizador de iridio es más barato que el catalizador de rodio.

Conclusión

La catálisis ha recorrido un largo camino y ha sido útil para la industria al permitir que se realicen muchas reacciones que, de lo contrario, habrían sido antieconómicas o incluso imposibles. Hoy en día, los químicos se enfrentan a nuevos desafíos, ya que la preocupación por el medio ambiente y la escasez de recursos los motiva a buscar procesos más ecológicos.

Tony Hargreaves es escritor científico y conferencista a tiempo parcial en química aplicada en Calderdale College of Further Education, Halifax.


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Sin un catalizador enzimático, la reacción biológica más lenta conocida tarda 1 billón de años

Un científico que estudia estos temas es el Dr. Richard Wolfenden, ex-alumno distinguido profesor de bioquímica y biofísica y química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y miembro de la Academia Nacional de Ciencias. En 1998, informó que una transformación biológica considerada "absolutamente esencial" en la creación de los componentes básicos del ADN y el ARN tomaría 78 millones de años en el agua.

"Ahora hemos encontrado uno que es 10,000 veces más lento que eso", dijo Wolfenden. "Su tiempo medio, el tiempo que tarda en consumirse la mitad de la sustancia, es de 1 billón de años, 100 veces más que la vida útil del universo. Las enzimas pueden hacer que esta reacción ocurra en 10 milisegundos".

Wolfenden, junto con los coautores Chetan Lad y Nicholas H. Williams de la Universidad de Sheffield en Inglaterra, publicaron un informe de sus nuevos hallazgos el 29 de abril en la "edición inicial" en línea de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. La publicación impresa está programada para el 13 de mayo.

El informe destaca el poder catalítico de las enzimas fosfatasa para mejorar enormemente la tasa de transformación en el agua de un grupo específico de bioquímicos: los monoésteres de fosfato. Las enzimas de proteína fosfatasa que actúan sobre estos monoésteres ayudan a regular la intercomunicación molecular dentro de las células humanas, las vías de señalización celular y los interruptores bioquímicos implicados en la salud y la enfermedad.

"Tenemos ésteres flotando en nuestras células con todo tipo de funciones", dijo Wolfenden. "Cada aspecto de la señalización celular sigue la acción del tipo de enzima fosfatasa que descompone los monoésteres de fosfato. Otras fosfatasas destacadas en el estudio por su poder catalítico ayudan a movilizar los carbohidratos del almidón animal y juegan un papel en la transmisión de señales hormonales".

En cuanto a la reacción del monoéster de fosfato no catalizado de 1 billón de años, "este número nos coloca mucho más allá del universo conocido en términos de lentitud", dijo. "(La reacción enzimática) es 21 órdenes de magnitud más rápida que el caso no catalizado. Y el mayor que conocíamos anteriormente era 18. Nos hemos acercado a escalas que nadie puede comprender".

¿Por qué querríamos saber la velocidad de una reacción biológica en ausencia de una enzima?

Esa información permitiría a los biólogos apreciar lo que la selección natural ha logrado durante milenios en la evolución de las enzimas como prolíficos catalizadores, dijo Wolfenden. También permitiría a los científicos comparar enzimas con catalizadores artificiales producidos en el laboratorio.

"Sin catalizadores, no habría vida en absoluto, desde microbios hasta humanos", dijo. "Hace que uno se pregunte cómo operó la selección natural para producir una proteína que despegó del suelo como un catalizador primitivo para una reacción tan extraordinariamente lenta". Los métodos experimentales utilizados para observar reacciones muy lentas pueden generar información importante para el diseño de fármacos.

"Las enzimas que hacen un trabajo prodigioso de catálisis son, sin lugar a dudas, los objetivos más sensibles para el desarrollo de fármacos", dijo Wolfenden.

"Las enzimas que estudiamos en este informe son fascinantes porque superan a todas las otras enzimas conocidas en su poder como catalizadores. Solo hemos comenzado a comprender cómo acelerar las reacciones con catalizadores químicos, y nadie se ha acercado siquiera a la distancia de producir su poder catalítico ".

La investigación de Wolfenden sobre los mecanismos enzimáticos y las afinidades de los compuestos biológicos con el agua ha ejercido una gran influencia en estas áreas. Su investigación también ha influido en los hallazgos de diseño racional de medicamentos de su laboratorio que ayudaron a estimular el desarrollo de medicamentos inhibidores de la ECA, que ahora se usan ampliamente para tratar la hipertensión y los accidentes cerebrovasculares.

El apoyo para esta investigación provino del Instituto Nacional de Medicina General, un componente de los Institutos Nacionales de Salud.

Nota: Comuníquese con Wolfenden al 919-966-1203 o [email protected]
Contacto de la Facultad de Medicina: Les Lang, 919-843-9687 o [email protected]

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