Trabajo fue realizado por el grupo de la profesora Victoria Guixé del Laboratorio de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y en colaboración con el grupo del Dr. Richard Garratt de Instituto de Física de Sao Carlo de la Universidad de Sao Paulo, Brasil.
El gran repertorio de enzimas que podemos encontrar en los seres vivos está determinado por la evolución. Sin embargo, cómo evolucionan las funciones enzimáticas es hoy motivo de intenso debate. En este trabajo se aborda una pregunta fundamental en Biología Evolutiva cual es ¿cómo se adquiere la especificidad por un determinado sustrato durante la evolución?. Aunque no disponemos de fósiles de enzimas, podemos reproducir el curso evolutivo en el laboratorio por medio de la reconstrucción de enzimas ancestrales. En este trabajo se escogió una familia de quinasa dependientes de ADP que participan en la glicólisis de arqueas. En esta familia hay enzimas bifuncionales, capaces de fosforilar tanto glucosa como fructosa-6-P, así como enzimas especificas ya sea por glucosa o por fructosa-6-P. Mediante la metodología denominada resurrección de proteínas ancestrales, se reconstruyeron enzimas de hasta 3 millones de años de antigüedad, lo que permitió demostrar que la bifuncionalidad es el rasgo ancestral. Luego, la pregunta fue ¿cómo surge la especificidad por fructosa-6-P?; es por selección positiva por este sustrato o por selección negativa para glucosa.
A través del análisis de la estructura tridimensional de los sitios activos de los ancestros se determinó que la especificidad por fructosa-6P surge a partir de una sola mutación en el sitio activo. Esta mutación causó una enorme pérdida en la afinidad por glucosa, indicando que el mecanismo que dio origen a la especificidad por fructosa-6P corresponde a uno de selección negativa. Este trabajo muestra cómo se genera la especificidad por sustrato en un linaje natural de enzimas e identifica los determinantes estructurales que moldean el paisaje de la especificidad por sustratos durante la evolución.