Las células vivas son entornos dinámicos repletos de máquinas moleculares que procesan energía, materia e información de manera constante. En este complejo entramado biológico, las proteínas desempeñan un papel fundamental, destacando entre ellas las enzimas. Estas entidades catalíticas son capaces de acelerar de forma notable las reacciones metabólicas esenciales, facilitando así los procesos que sostienen la vida. No obstante, a pesar de su importancia, medir y predecir los movimientos y fuerzas internas de las enzimas ha resultado ser un desafío considerable para la comunidad científica.
Un reciente estudio publicado en la revista Nature Physics aborda esta complejidad. Este trabajo es fruto de una colaboración internacional liderada por el profesor Tsvi Tlusty del Departamento de Física de la UNIST y el profesor Elisha Moses del Departamento de Física del Instituto Weizmann de Ciencia en Israel.
Un nuevo enfoque en el estudio de enzimas
La colaboración combinó modelos de inteligencia artificial (IA) con simulaciones de dinámica molecular para predecir la dinámica interna de las enzimas, además de incorporar una innovadora técnica de «nano-reología» que permite medir estas dinámicas con una precisión sin precedentes. Los resultados computacionales y experimentales dieron lugar al desarrollo de un nuevo modelo viscoelástico de las enzimas, que aclara los efectos entrelazados de las fuerzas elásticas derivadas del estiramiento o torsión de los enlaces moleculares y las fuerzas de fricción (viscosidad) asociadas con la ruptura y reconstitución de esos enlaces.
Como señala el profesor Tlusty, «este novedoso modelo físico puede explicar cómo los sutiles movimientos y fuerzas a escala nanométrica dentro de las enzimas impactan en sus funciones biológicas. Nos permite concebir las proteínas como robots suaves o materia activa programable». Esta perspectiva no solo tiene implicaciones para la comprensión de los mecanismos biológicos fundamentales, sino que también abre nuevas vías para la ingeniería de enzimas en aplicaciones biotecnológicas.
Más información:
Eyal Weinreb et al, Enzymes as viscoelastic catalytic machines, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02825-9
Proporcionado por
Ulsan National Institute of Science and Technology
