Científicos de UC Irvine crean potente enzima que sintetiza ARN con rapidez y precisión
Investigadores de la Universidad de California en Irvine han desarrollado una enzima revolucionaria capaz de producir ARN de manera rápida y precisa, superando una limitación fundamental de las enzimas naturales, según un estudio publicado recientemente en Nature Chemical Biology.
La nueva enzima, denominada C28, representa un avance significativo en el campo de la biotecnología y podría tener importantes aplicaciones en medicina moderna, desde vacunas y diagnósticos hasta terapias génicas emergentes.
El equipo de investigación, liderado por John Chaput, profesor de ciencias farmacéuticas de UC Irvine, logró crear esta enzima mediante evolución dirigida, un proceso que permitió superar la barrera natural que impide a las polimerasas de ADN sintetizar ARN eficientemente.
"Las polimerasas de ADN están naturalmente diseñadas para rechazar el ARN", explicó Chaput según la Universidad de California en Irvine. "Lo que nos sorprendió es que pudimos superar esta barrera no rediseñando el sitio activo de la enzima, sino dejando que la evolución encontrara soluciones estructurales inesperadas".
En lugar de modificar manualmente la enzima, los científicos recurrieron a la evolución dirigida. Utilizando una plataforma de detección de células individuales de alto rendimiento, el equipo recombinó genes de polimerasas relacionadas y probó millones de variantes enzimáticas en paralelo. Tras solo unas pocas rondas de selección, identificaron C28, una polimerasa con docenas de mutaciones distribuidas por toda la proteína que colectivamente permiten la síntesis eficiente de ARN.
La C28 destaca por su versatilidad excepcional. Además de sintetizar ARN, puede realizar transcripción inversa (copiar ARN de vuelta a ADN) y generar moléculas híbridas de ADN-ARN utilizando técnicas estándar de reacción en cadena de la polimerasa. La enzima también acepta fácilmente varios componentes básicos de ARN químicamente modificados, incluidos los utilizados en vacunas de ARNm y terapéuticos basados en ARN.
Esta combinación de velocidad, precisión y flexibilidad podría convertir a C28 en una valiosa herramienta para investigadores y desarrolladores de biotecnología, particularmente en aplicaciones que requieren moléculas de ARN personalizadas o químicamente modificadas.
Más allá de sus aplicaciones prácticas, la investigación subraya el poder de la evolución dirigida para crear funciones moleculares completamente nuevas, capacidades que no existen en la naturaleza pero que pueden desbloquearse mediante estrategias de selección cuidadosamente diseñadas.
"Este trabajo muestra que las enzimas son mucho más adaptables de lo que pensábamos", afirmó Chaput según la fuente. "Al aprovechar la evolución, podemos crear nuevas herramientas moleculares que abren la puerta a avances en biología del ARN, biología sintética e innovación biomédica".
Otros miembros del equipo de UC Irvine fueron Esau Medina, Victoria Maola Gross, Mohammad Hajjar, Ethan Ho, Alexandria Horton, Nicholas Chim y Grace Ko. La investigación contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
El estudio representa un paso importante hacia la solución de un desafío fundamental en la medicina moderna: producir ARN de manera rápida, precisa y con la flexibilidad necesaria para aplicaciones biomédicas de próxima generación, en un momento en que las moléculas de ARN se han vuelto centrales para numerosos tratamientos y diagnósticos.
