El estudio realizado por el Prof. Sason Shaik de la Universidad Hebrea de Jerusalem y el Dr. Kshatresh Dutta Dubey de la Universidad Shiv Nadar, revela que las enzimas citocromos P450 pueden detectar y responder a los estímulos, actuando como robots blandos en sistemas vivos.
Un estudio revela un descubrimiento importante en el ámbito de las nanomáquinas dentro de los sistemas vivos. El Prof. Sason Shaik, del Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalem, y el Dr. Kshatresh Dutta Dubey de la Universidad Shiv Nadar, realizaron simulaciones de dinámica molecular de las enzimas citocromos P450 (CYP450s), revelando que estas enzimas exhiben propiedades robóticas blandas únicas.
Los citocromos P450 (CYP450s) son enzimas que se encuentran en los organismos vivos y desempeñan un papel crucial en diversos procesos biológicos, particularmente en el metabolismo de medicamentos y xenobióticos. Las simulaciones de los investigadores demostraron que los CYP450 poseen una cuarta dimensión: la capacidad de detectar y responder a los estímulos, lo que los convierte en nanomáquinas de robots blandos en “seres vivos”.
En el ciclo catalítico de estas enzimas, una molécula llamada sustrato se une a la enzima. Esto conduce a un proceso llamado oxidación. La estructura de la enzima tiene un espacio confinado que le permite actuar como un sensor y un robot blando. Interactúa con el sustrato utilizando interacciones débiles, como impactos suaves. Estas interacciones transfieren energía, haciendo que partes de la enzima y las moléculas dentro de ella se muevan. Este movimiento genera en última instancia una sustancia especial llamada especies de oxoiron, que sirve a la enzima para oxidar una variedad de sustancias diferentes.
La conclusión clave de estas simulaciones de dinámica molecular es que el ciclo catalítico de CYP450s es complejo, pero sigue una secuencia lógica. El espacio restringido de la enzima, la colocación estratégica de residuos y los canales le permiten ser un sensor sensible del sustrato, sus propios cambios hemo y cambios conformacionales en el sitio activo. Esta capacidad de respuesta de detección crea un robot blando con una cuarta dimensión de detección, algo nunca antes visto en la materia 3D normal.
“Hemos descubierto que los CYP450 actúan como máquinas de robots blandos en ‘materia viva’, mostrando una notable capacidad de detección y acción de respuesta. Esta es una revelación emocionante, y creemos que mecanismos similares de mecano-transducción de señales de impacto suave podrían estar funcionando en otras máquinas de robots blandos en la naturaleza”, declaró el profesor Sason Shaik, uno de los investigadores principales.
Los hallazgos abren nuevas vías en la investigación de robótica blanda, ya que los materiales 4D están ganando importancia, impulsados por desencadenantes externos. Estos materiales, como los hidrogeles producidos a través de la impresión 3D, se asemejan a las enzimas en su capacidad para detectar e inducir cambios. Las implicaciones de este descubrimiento se extienden más allá del ámbito de la biología y la química, revolucionando potencialmente campos como el diseño de inteligencia artificial y la síntesis de polímeros / geles autoevolutivos.
El Dr. Kshatresh Dutta Dubey, coinvestigador del estudio, agregó: “Estamos entrando en una era emocionante para la química, donde la robótica blanda y el diseño inteligente de nanomáquinas pueden conducir a avances sin precedentes. El futuro puede ser testigo de la creación de polímeros autoevolutivos y nanomáquinas perpetuas capaces de sintetizar nuevas moléculas a voluntad”.
Los científicos creen que la integración del lenguaje soft-robotic y la programación de máquinas podría acelerar el progreso en el desarrollo de materiales 4D y desbloquear todo el potencial de la robótica blanda.
Para obtener más información sobre el estudio, consulte el artículo: “Nanomachines in Living Matters: The Soft-Robot Cytochrome P450”.
