Uppsala Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, birkaç milyar yıllık enzimi diriltti ve modern versiyonlarını farklı kimyasal reaksiyonları katalize etmek için yeniden programladı. Yöntem, biyoteknoloji içerisinde enzim biyoreaktörleri gibi sürdürülebilir çözümler geliştirmek veya çevresel toksinleri kimyasal olarak bozmak için kullanılabilir.

Uppsala Üniversitesi'nde araştırma ekibine liderlik eden Lynn Kamerlin, “Milyarlarca yıllık evrimi simüle etmek için özel bir yazılım kullandık ve tamamen yeni bir reaksiyonu katalize edebilecek etkili bir enzim geliştirebildik. Bu inanılmaz derecede heyecan verici” diyor.

Enzimler, kimyasal reaksiyonları katalize edebilmektedirler.

Enzimler ayrıca biyolojik olarak parçalanabilir ve minimum karbon ayak izine sahiptirler. Çoğu enzim, biyolojik süreçlerde, örneğin vücudumuzda önemli bir işlev gören belirli bir kimyasal reaksiyon için katalizörlerdir.

Biyoteknoloji içerisinde, yeşil kimya, sürdürülebilir kataliz ve çevresel olarak toksik maddelerin kimyasal olarak parçalanması için alışılmadık reaksiyonları katalize edebilen yeni enzimler geliştirmek için yoğun çalışmalar yapılmaktadır.

Uppsala Üniversitesi'ndeki araştırma ekibi, İspanya'da Universidad de Granada'daki meslektaşları ile birlikte önce eski enzimlerde, sonra da bilgisayarda olmak üzere enzimlerini diriltmek için çalıştı. İlkel enzimler biyoteknoloji içinde arzu edilen birçok özelliğe sahiptir. Aşırı sıcaklıklara dayanabilirler ve yapısal olarak daha esnektirler, bu da onları modern eşdeğerlerinden daha kolay değiştirmelerini sağlar.

Araştırmacılar, tamamen yeni bir doğal olmayan reaksiyonu katalize etmek için eski antibiyotik parçalayıcı enzimleri yeniden üretmeyi başardılar. Ancak, yeniden geliştirilen enzimler reaksiyonu önemli ölçüde hızlandırsa da, doğal olarak bulunan enzimlerin çoğundan çok daha yavaştı.

Bu nedenle, araştırmacılar enzimin verimliliğini artırmak için yapıdaki hangi değişikliklerin daha hızlı reaksiyona yol açacağını hesaplamak için bilgisayarlar kullandılar. Daha etkili enzim varyantlarını tahmin etmek için evrimsel bilgi ve protein stabilitesi hesaplamalarının bir kombinasyonunu kullanan FuncLib adlı yeni bir yöntem kullandılar.

FuncLib tarafından toplam 3.000 potansiyel yeni enzim varyantı tahmin edildi ve bunlardan en umut verici 20 tanesi laboratuvarda test edildi. Bunlardan dördü orijinal enzimden çok daha hızlıydı. En iyisi ortalama modern, doğal olarak oluşan enzimler kadar etkiliydi.

Lynn Kamerlin, "Çalışmamız, daha sürdürülebilir bir gelecek için yeni, etkili enzimler tasarlamanın mümkün olduğunu gösteriyor" diyor.