El Palimpsest Enzimàtic

Ja ho sé, ja ho sé... amb aquest títol igual no em llegirà ni la meva àvia, que s’ha posat internet només perquè el seu nét escriu a un blog de ciència.

De bones a primeres, per tots els que tingueu el vostre grec antic una mica oxidat, aclarir que un palimpsest és un document en el qual es troben restes d’una escriptura prèvia amagades per l’escriptura posterior. Amb técniques més o menys sofisticades, els vestigis d’escriptura anterior poden ser revel•lats. De fet, molts documents extremadament antics i valuosos han sobreviscut només en forma de palimpsests (el pergamí era una matèria molt cara, i en els començaments de l’edat mitjana era una pràctica habitual agafar pergamins amb antics textos grecs per esborrar-los i escriure-hi a sobre (que macos els nostres avantpassats medievals, no?)).

Molt interessant, em direu, però què té això a veure amb els enzims?

Doncs aparentment, molt.Sembla ser que la natura, a la seva manera, també ens ofereix la possibilitat de trobar palimpsests, és a dir, residus d’una via evolutiva anterior amagats darrera de la versió actual de quelcom. Aquest és el cas que semblen haver descobert Min, Josephine et al segons l’article publicat a Plos Biology, on descriuen els treballs de modelització que han fet sobre l’enzim inosina 5’-monofosfat deshidrogenasa (IMPDH pels amics).

Un enzim, per a aquells que no estigueu molt familiaritzats amb el tema, és a grans trets una molécula (generalment una proteïna) que té per missió fer que una reacció química que de forma espontània no es produiria (o aniria massa lenta) succeeixi a la velocitat que els éssers vius necessiten per al seu funcionament. Normalment els enzims no treballen sols, i el producte que un enzim genera és recollit per un altre, que li fa una nova modificació, i així successivament, donant lloc a allò que anomenem rutes metabòliques.


En el cas que ens ocupa, l’enzim que anomenem IMPDH participa en el procés de fabricació de nucleótids de guanina (la guanina és una de les 4 molècules que forma el codi del nostre ADN (aquesta successió de A, C, G i T emparellades que sempre ens ensenyen). És a dir, la biosíntesi de guanina està ala base de la producció del material genètic, així que, com podeu imaginar, la gran majoria d’éssers vius (tant unicel•lulars com pluricel•lulars) tenen l’enzim IMPDH com a part de la cadena d’enzims encarregada de produir-la.

Però què és el que s’ha trobat de particular a la IMPDH?

Doncs bé, per començar, s’ha trobat que la IMPDH fa dues reaccions químiques diferents en un mateix lloc actiu. Hi ha molts enzims que fan més d’una reacció química, però generalment tenen diferents regions, anomenades llocs actius, cadascuna de les quals fa només una funció. La IMPDH, en canvi, fa dues funcions completament diferents en un mateix centre actiu. Si de vegades resulta difícil d’imaginar com l’evolució ha anat perfeccionant l’eficiència d’un enzim, encara més difícil es fa plantejar-se com s’ha pogut donar l’evolució paral•lela de dues funcions diferents en un mateix centre actiu.

Això va portar Min i els seus colaboradors a realitzar models simulats per ordinador utilitzant l’estructura de la IMPDH del protozoo Trichomonas foetus, per tal de trobar el funcionament exacte d’aquesta combinació de funcions.

I és durant aquesta investigació quan, a banda de trobar, a través de la simulació per ordinador, la confirmació del funcionament de la IMPDH, van veure que hi havia un “antic centre actiu abandonat” que era capaç de fer només una de les dues funcions...
Per què un enzim hauria de tenir dues alternatives, dues rutes per fer la mateixa reacció?
La teoria, avalada per les anàlisis filogenètiques posteriors és que el segon centre actiu trobat no és més que un vestigi de l’antic centre actiu que utilitzava l’enzim. Els anys d’evolució van anar modificant l'actual centre actiu fins que es va apropiar de les dues funcions, deixant el centre actiu primitiu emmascarat darrere de la seva nova versió “més potent”. Això també ajudaria a entendre que, de fet, el centre actiu modern no ha estat sempre un centre amb dues funcions simultànies com ara, sino que poc a poc va anar “usurpant” funcions de la versió primitiva.

Bé, avui he estat una mica massa teòric, no? Va, el proper dia potser farem opinió!