EVOLUCIÓN DIRIGIDA DE ENZIMAS por el Prof. Dr. D. Francisco García Carmona, académico de número

La Evolución en el campo de la Biología fue sabiamente interpretada por Chales Darwin en 1859 bajo la teoría de la evolución natural, la supervivencia de los más aptos. Ésta se basa en un mecanismo de variación y selección ( lo que ha dado origen a la extraordinaria diversidad de los organismos vivos). Hoy en día sabemos que la variación significa una modificación casual de la información contenida en un gen de un individuo concreto, lo que representa que la proteína cuya información está contenida en dicho gen está alterada en ese particular individuo, la alteración producida puede ser positiva para enfrentarse al medio en el que se desarrolla ( es un individuo más apto) o negativa para enfrentarse al medio (es un individuo menos apto).

El conocimiento a nivel molecular del proceso de selección biológica y los espectaculares avances en la tecnología del DNA recombinante han permitido llevar el proceso evolutivo al laboratorio. Éste hecho está revolucionando la biotecnología, pues está permitiendo la evolución de forma dirigida de enzimas con la finalidad de mejorar sus propiedades para adaptarlas a su uso industrial, aumentando su actividad con el consiguiente ahorro de costes, especificidad (nuevos sustratos no naturales) y su estabilidad frente a las condiciones de producción (altas temperatura, disolventes orgánicos, detergentes, pH extremos y agentes oxidantes).

La evolución dirigida comienza con un paso de mutación aleatoria del gen que codifica la enzima de interés. Éste proceso generalmente produce una librería entre 4000 y 6000 genes mutados (clones) y en un segundo paso las proteínas, que se obtienen de la traducción “in Vitro”de esos genes, se someten a un “screening” o criba con respecto a la mejora de la propiedad enzimática que queremos adaptar, escogiendo entre ellos al gen más apto que proporciona la enzima más apta. El proceso se suele repetir entre 5-7 veces a partir del gen más apto en cada ciclo.

Este proceso en el laboratorio recrea el proceso natural de evolución de la enzima de interés, con la ventaja de acortar el tiempo del mismo para alcanzar el mutante deseado, pasando de varios millones de años a solo semanas o meses y todo ello mediante el uso de sistemas robotizados para el manejo de líquidos y de screenins. La mejora de enzimas por evolución dirigida se esta realizando ya en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Biología de la Universidad de Murcia gracias a un proyecto recientemente concedido por el Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.