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Evolución dirigida

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Autora: Ximena Ramírez López

La evolución dirigida es la técnica molecular en la que, mediante modificaciones aleatorias, se obtienen proteínas con alguna función determinada que resulta benéfica (Mate, 2019). Esto se basa en la capacidad de las enzimas para hacer que las reacciones suceden más rápido y de esta manera, crear nuevas alternativas (The Royal Swedish Academy of Sciences, 2018).

¿Qué es la evolución dirigida?

Las enzimas son proteínas que se encargan de acelerar las reacciones químicas. De manera natural, estas han ido evolucionado y especializándose en algunos procesos. Sin embargo, para que funcionen de manera óptima, necesitan de condiciones específicas de temperatura y pH. Por lo que, en algunos casos, aunque estén presentes, la reacción no se realiza de manera óptima (Alcalde, 2012).

Por esta razón, se plantea la idea de la evolución dirigida. En esta, el objetivo es asemejar la evolución que la enzima tendría de manera natural, pero en un periodo de tiempo mucho menor (Mate, 2019). Esto se logra mediante diferentes técnicas de laboratorio como (Alcalde, 2012):

  • Mutagénesis: se basa modificaciones aleatorias en el ADN. El método más común es mediante una PCR propensa a error (epPCR) en el que, en promedio, se tienen entre 1 a 4 modificaciones por proteína.

  • Recombinación de ADN: el propósito es recrear el proceso de mutación que se da de manera natural en la reproducción. La ventaja de esto es que los cambios más ventajosos se pasan a la siguiente generación.

Objetivos de la evolución dirigida

El propósito es hacer algunos procesos como la producción de biocombustibles, síntesis de materiales y fármacos más efectivos y rápidos. Para esto, las enzimas deben de tener algunas características específicas que se pueden obtener mediante la evolución dirigida. Entre estas se encuentran (Wang et al., 2021):

  • Termoestabilidad: es muy importante que conserven su actividad catalítica en un rango de temperatura más amplio.

  • Solubilidad: el objetivo de las modificaciones es mejor su estabilidad en solventes orgánicos. Esto se debe a que así, la solubilidad de las enzimas es mayor y como consecuencia, tienen un mayor número de aplicaciones.

  • Reactividad: una propiedad de especial interés de las enzimas es que pueden funcionar para catalizar diversas reacciones. Tomando en cuenta esto, la evolución dirigida se puede usar para modificarlas y aumentar el número de reacciones secundarias.  

Estudios acerca de la evolución dirigida

En 2018, la científica estadunidense Frances Hamilton Arnold ganó el Premio Nobel de Química por su trabajo referente a la evolución dirigida. En su investigación, la mutación de la enzimas se usó para mejorar algunas proteínas involucradas en el proceso de creación de biocombustibles (CONICYT, 2020). Asimismo, estudió su capacidad para hacer nuevos enlaces químicos que permitieran la síntesis de solventes o productos farmacéuticos. Su trabajo la ha llevado a ganar otros premios como lo es la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación (Gregersen, 2022).

La evolución dirigida se basa en el aprovechamiento del proceso que se da de manera natural, pero haciéndolo más rápido y eficiente. Esto representa una nueva alternativa para el proceso de producción. Aún hay muchas posibilidades que no han sido exploradas y que, sin lugar a duda, durante los próximos años van a ayudar en la creación de nuevos productos y fármacos.

Referencias