Engineered proteins for the design of artificial redox enzymes and their integration into functional materials

Abstract

La presente tesis introduce un nuevo tipo de enzimas artificiales, específicamente nanozimas, para hacer frente a las desventajas que presentan las enzimas naturales y que limitan sus aplicaciones prácticas. Se ha conseguido crear una librería de enzimas artificiales basada en la combinación de nanoclusters metálicos con proteínas de ingeniería. La parte proteica estabiliza y permite la síntesis in situ de estos pequeños nanoclusters, que sin el andamiaje estabilizador podrían agregarse formando grandes nanopartículas, lo que dificultaría su potencial catalítico. Estas nanozimas han demostrado tener mayor estabilidad frente a condiciones agresivas para las enzimas naturales, ya que pueden funcionar ante temperaturas elevadas y concentraciones altas de agentes oxidantes. Además, son capaces de mantener su estabilidad catalítica a lo largo del tiempo. No solo mostraron un tipo de actividad enzimática, sino que demostraron capacidades multienzimáticas, lo que supone una gran ventaja frente a las enzimas naturales y abre nuevos campos de aplicación para estos nanomateriales en los que las enzimas naturales eran limitadas. Como parte final de la tesis, se encapsularon estos nuevos nanomateriales con redes metalorgánicas, lo que permite que el catalizador sea recuperado tras la reacción y, en algunos casos, este tipo de encapsulación aumenta la actividad catalítica.En conclusión, esta tesis no solo representa la creación de un nuevo tipo de enzima artificial, sino que con la tecnología desarrollada se pueden obtener enzimas artificiales a la carta y modularlas según la aplicación deseada, obteniendo nanomateriales mucho más estables, versátiles y ajustables que los disponibles en la naturaleza