Znanstvenici su još jednom trijumfirali nad prirodom: stvoren je umjetni enzim, dosad nepoznat u prirodi. To otkriće velik je napredak koji otvara vrata mnogim primjenama i medicini i industriji. Enzimi su bez dvojbe tvari koje pružaju ključne uvide u funkcioniranje živih bića. Te molekularne mašine bez koji život ne bi bio moguće, odgovorne su za kemijske reakcije u tijelu. Milijuni godina prirodne selekcije fino su podesili djelovanje enzima koji ubrzavaju kemijske reakcije. Da bi stvorili umjetni enzim bilo je potrebno što bolje razumjeti kompleksnu strukturu prirodnih enzima i njihovo funkcioniranje, te razviti nove inženjerske tehnologije. Skupina znanstvenika sa Sveučilišta Washington u Seattleu i sa Weizmannova instituta za znanost iz Izraela učinili su ključne korake u ovom znanstvenom proboju. Njihov rad objavljen je u časopisu Nature. Enzimi su biološki katalizatori koji se sastoje od struna aminokiselina koje su savijene u specifične trodimenzionalne strukture. Cilj znanstvenika bio je stvoriti enzim za specifičnu kemijsku reakciju u kojoj se proton odvaja od ugljika. To je zahtjevna i važna reakcija koju ne obavlja niti jedan postojeći enzim. Prvi korak bio je stvaranje “enzimske podloge” u kojoj se reakcija odvija. Drugi korak bio je stvaranje “kralježnice” enzima, to jest određivanje niza od 200 aminokiselina koje tvore osnovnu strukturu enzima. To je bio zahtjevan zadatak jer se 20 različitih tipova aminokiselina mogu u niz od njih 200 složiti na golem broj načina. No, uzevši u obzir strukturu enzima, zapravo postoji samo jedan broj kombinacija, a one određuju njegovu funkciju.

Profesor David Baker iskoristio je novu numeričku metodu da bi isprobao desetke tisuća mogućih kombinacija. To je dovelo do 60 mogućnosti koje su imali potencijala postati enzimi sa željenim funkcionalnostima. Od njih 60, osam je prošlo u drugu rundu pokusa jer su pokazali biološku aktivnost. Zatim je eliminirano pet sekvenci, a preostale tri, najaktivnije, ušle su u završnu fazu istraživanja. Profesori Orly Dym i Shira Albeck iz Izraela razvili su strukturu ta tri enzima i potvrdili rezultate računalnih simulacija. Međutim, efikasnost novih enzima ne može se mjeriti s prirodnim enzimima koji su se razvijali tisućama godina. “Tu smo gotovo izgubili bitku s prirodom”, objašnjavaju Dan Tawfik i Olga Khersonsky sa sa Weizmannova instituta za znanost, no oni su ipak uspjeli razviti metodu koja omogućava da umjetni enzim “evoluira” u laboratoriju. Njihova metoda zasniva se na nizu slučajnih mutacija, a svaka od njih se snima i traži ona koja je najefikasnija. Te “najradišnije” vrste enzima ušle su u četvrtu fazu. Rezultati pokazuju da treba samo sedam stupnjeva evolucije u laboratoriju da bi se efikasnost enzima povećala 200 puta. Kad se takav enzima upotrijebi u reakciji, ona se ubrzava milijun puta. Znanstvenici su otkrili da mutacije nastale u području koje okružuju mjesto na kojem enzim “radi” uzrokuju male strukturne promjene, a one su uzrok bržoj kemijskoj reakciji. Te mutacije iz okoline na neki način ispravljaju pogreške u dizajnu kojeg je predložila računalna simulacija. Druge mutacije povećavaju fleksibilnost enzima, a to također pomaže brzini reakcije. “Zahvaljujući ovom istraživanje mnogo bolje razumijemo strukturu enzima i način njihova djelovanja. To će nam omogućiti da stvaramo enzime koji se priroda nije sjetila i koji mogu biti iskorišteni u brojnim procesima, od neutraliziranja otrova od stvaranje novih lijekova”, objašnjava profesor Tawfik.