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experimentalmente medibles. La predicción cuantitativa de José María Sánchez Montero
la enantioselectividad de la lipasa de Bulkholderia cepacia
se logró mediante el desarrollo de un método en el que la simula utilizando un parámetro dieléctrico dependiente
energía libre de unión se calcula de manera aproximada a para intentar imitar la solvatación. Ke y cols. (21)
través de una combinación lineal de la energía de utilizaron un método mejorado para simular el agua
interacción del complejo enzima-sustrato y la superficie disolvente, un modelo electrostático continuo, pero los
polar y no polar accesible al disolvente. El peso de cada resultados fueron similares a los obtenidos del modelo más
parámetro se calculó por análisis PLS, y el alto coeficiente simple. Este tratamiento incompleto de solvatación es
de correlación de predicción (Q2 = 0,84) confirma la claramente una aproximación. Está claro que el disolvente
validez de la aproximación (18). Por otra parte, el QSAR puede cambiar la selectividad de la enzima, aunque existe
3D también puede emplearse en Biocatálisis en sistemas aún desacuerdo sobre por qué esto ocurre.
en los cuales no se conoce la estructura tridimensional del
biocatalizador, mediante el empleo de estudios CoMFA Una de las posibles explicaciones propuesta atribuye la
(acrónimo de Comparative Molecular Field Analysis). capacidad de estereodiscriminación a la diferente
Aplicando esta metodología, se pudo predecir la estructura solvatación de los complejos diastereoisoméricos enzima-
del sustrato modelo en la biorreducción de diferentes sustrato. En este sentido, Ke y Klibanov (22) estudiaron la
cetonas empleando células enteras de G. candidum y S. enantioselectividad de la a-quimotripsina en la acilación
octosporus, representados en la Figura 7. El código de de un diol proquiral, encontrando que el estado de
colores es el que sigue: i) Zonas de bajo impedimento transición que conducía hacia la acilación en el hidroxilo
estérico (verde). Son zonas donde la presencia de restos pro-R colocaba un resto de 3,5-dimetoxifenilo en un
químicos del sustrato favorece la interacción enzima- bolsillo de la enzima, mientras que el estado de transición
sustrato. ii) Zonas de alto impedimento estérico (amarillo). conducente a la acilación en el hidroxilo pro-S dejaba este
Son zonas donde la presencia de grupos en el sustrato resto arilo expuesto hacia disolvente. La propuesta de estos
disminuye la afinidad de la ADH por el sustrato. iii) Zonas autores correlacionaba la enantioselectividad observada
electrostáticas: rojas, donde una elevada densidad con los coeficientes de actividad termodinámica de la zona
electrónica favorece la interacción y azules donde una aromática expuesta, no como una predicción cuantitativa,
elevada densidad de carga negativa desfavorece la sino una correlación directa en el sentido de mejor
interacción. La principal ventaja de esta metodología para solvatación de partes expuestas, mayor
modelar el centro activo de una enzima desconocida es que enantioselectividad. Sin embargo, este método no pudo ser
permite predecir, sin siquiera haberla aislado (20). extrapolado a otros sustratos. La capacidad de ciertas
enzimas para trabajar de manera eficiente en medios no
Figura 7. Aplicación del método COMFA para la predicción de acuosos (disolventes orgánicos, líquidos iónicos o fluidos
las zonas de reconocimiento de la enzima utilizando diferentes supercríticos) es ampliamente conocida. Las lipasas son
sustratos. enzimas especialmente interesantes, dado su excepcional
8. ESTUDIO DEL EFECTO DE LOS DISOLVENTES actividad en disolventes orgánicos, por lo que el estudio
mediante Modelado Molecular de su comportamiento en
El efecto de la solvatación debe ser estudiado ya que el dichos medios constituye un campo de trabajo muy
Modelado Molecular debe intentar interpretar y predecir habitual. Una aplicación interesante la constituyen las
resultados experimentales y los procesos biocatalíticos se enzimas termoresistentes. En este caso cuando se utilizan
llevan a cabo en presencia de disolventes. para trabajar en líquidos iónicos, debido a la naturaleza de
estos disolventes pueden resistir temperaturas de hasta 393
Inicialmente, la mayoría de los cálculos de modelado K, muy por encima de su temperatura de estabilidad (23).
incluyen las moléculas de agua que se encuentran en la Nuestro grupo ha demostrado recientemente al estudiar
estructura de cristal, pero no las moléculas de agua mediante dinámica molecular el comportamiento de estas
adicionales del disolvente, cuyo efecto generalmente se enzimas, concretamente con lipasa de Bacillus
thermocateuolatus en el líquido iónico tetrafluoroborato de
176 1-etil-3-metil imidazolio, que la energía necesaria para
romper un puente de hidrogéno es el doble en el caso del
líquido iónico respecto del agua. (Figura 8). La estabilidad
en disolvente iónico a alta temperatura se justifica
parcialmente por la alta energía necesaria para la ruptura
de los puentes de hidrógeno disolvente-proteína, aunque
efectos hidrofóbicos podrían contribuir muy
significativamente a la estabilidad. Para realizar este
experimento ha sido necesaria la construcción de una caja
de moléculas de líquido iónico para realizar la dinámica
molecular tal y como se ve en la figura 8A, así como una
caja de moléculas de agua, figura 8B. La temperatura de
simulación fue de 363 K (24).
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