As enzimas asseguram as reações químicas que fornecem energia e transformam diversos constituintes durante o metabolismo celular. Como suas propriedades foram adquiridas ao longo da evolução é uma questão fundamental. De fato, seu funcionamento atual é o resultado de etapas evolutivas que ocorreram durante períodos muito longos.
As Archaea metanogênicas antigas habitavam um ambiente muito quente e radioativo (D. Mardern / IBS)
No âmbito de um projeto colaborativo, pesquisadores do Irig/IBS caracterizaram enzimas muito antigas, chamadas extremófilas (capazes de funcionar em condições extremas de temperatura, pressão,...), utilizando uma abordagem de paleo-enzimologia que permite entender como algumas enzimas atuais foram construídas.
Alguns microrganismos, como as arqueias metanogênicas (microrganismos unicelulares procarióticos que produzem metano), colonizaram muitos ambientes onde predominam condições de temperatura muito diversas. Por exemplo, a temperatura de crescimento se aproxima de 100°C para espécies isoladas em fontes hidrotermais profundas. Suas enzimas são, portanto, adaptadas para funcionar nessas condições.
Utilizando a malato desidrogenase, enzima envolvida no metabolismo, e uma abordagem de bioquímica evolutiva combinada com uma abordagem biofísica previamente descrita, que já se mostrou eficaz, foi possível identificar as mutações responsáveis pela adaptação dessa enzima em diversas linhagens de enzimas modernas a partir de uma forma ancestral capaz de resistir a condições de radioatividade e temperatura consideradas extremamente deletérias. Até agora, a capacidade de resistência à radioatividade só havia sido demonstrada em certas células, particularmente através de mecanismos de proteção/reparação do DNA.
Pela primeira vez, pesquisadores do Irig/IBS demonstram que existe uma capacidade favorável de resistência contra a radioatividade e que essa propriedade proteica é muito antiga.
A demonstração de uma ligação entre a estabilidade térmica de uma enzima e sua capacidade de resistência a um estresse radioativo intenso abre perspectivas para o estudo das condições de surgimento de células antigas em uma Terra mais radioativa do que hoje ou em outros planetas. Este estudo também contribui para um melhor conhecimento do processo de engenharia racional de enzimas úteis para a despoluição de locais radioativos.