Descripció del projecte
Els enzims són catalitzadors extremadament eficients de reaccions biològiques, mantenint molt elevades la regio- i estereoespecificitat, i molt alts rendiments, sense pràcticament productes secundaris i en condicions de reacció molt suaus (fisiològiques). Per contra, la major part de reaccions químiques d’interès industrial tenen lloc en condicions molt dràstiques (altes temperatures i/o pressions), gran despesa energètica, baixos rendiments i baixes regio- i estereoespecificitats, produïnt, a més, molts productes secundaris contaminants.
La Biocatàlisi o catàlisi biomolecular consisteix en utilitzar enzims per catalitzar reaccions químiques industrials de forma ràpida, barata i neta. Evidentment, els enzims naturals no són adequats per catalitzar reaccions químiques industrials. Per tant, es tracta de crear nous enzims (enzyme engineering), fonamentalment derivats dels naturals mitjançant les mutacions adients, per tal de que siguin capaços d’actuar com a eficients biocatalitzadors de reaccions químiques industrials.
El present projecte de recerca és obert a diversos tipus d’ enzims, que catalitzen diversos tipus de reaccions químiques, d’ interès per a l’ empresa Arquebio SL, que pretén fer-los servir en el desenvolupament i optimització dels bioprocessos industrials que duu a terme per als seus clients.
L’objectiu central d’aquest projecte de recerca és el disseny racional de nous processos basats en els enzims orginals descrits i identificats en la natura i convenientment modificats, que puguin substituir de forma molt més eficient a diversos processos químics industrials que actualment es realitzen amb baixos rendiments. Per a tal fi, en el Departament de Química de la UAB es realitzaran simulacions biomoleculars en clústers de gran potència de càlcul i memòria, emprant mètodes de Docking, Dinàmica Molecular i càlculs Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) sobre reaccions catalitzades pels enzims naturals objecte d’ interès i convenientment mutats. Per a aquests càlculs s’utilitzaran models in silico complets i solvatats dels enzims mutats. Aquest treball de disseny teòric es complementarà experimentalment a la empresa Arquebio SL, on s’expressaran els enzims dissenyats i es comprovarà la seva efectivitat como a biocatalitzadors de les reaccions d’interès.
A partir de la informació experimental obtinguda, es pot començar de nou la fase teòrica per mirar de refinar el disseny i tornar després a la fase experimental, de manera que després de varis cicles es tingui ja un enzim artificial suficientment eficient i patentable.
