Escudos biológicos contra las armas químicas.

La fosfotriesterasa es probablemente una de las enzimas con mayor potencial de aprovechamiento en los próximos años. Lo que hacen las fosfotriesterasas es romper el enlace entre el Fósforo y el Oxígeno, y en principio eso no parece gran cosa. Pero ocurre que estas enzimas son capaces de destruir los compuestos organofosforados. Y esto ya son palabras mayores. Entre dichos compuestos se encuentran una gran cantidad de pesticidas, herbicidas y armas químicas. Es evidente que desde el punto de vista medioambiental y sanitario estas enzimas son realmente interesantes.

La actividad fosfotriesterasa se describió por primera vez en bacterias del suelo en 1979. Se buscaba una actividad enzimática que destruyera al pesticida organofosforado parathion. Posteriormente se aisló dicha enzima de la bacteria Pseudomonas minima. En principio parecía que las fosfotriesterasas eran exclusivas de las bacterias pero se han encontrado enzimas relacionadas con ellas en otros seres vivos, por ejemplo la paraoxonasa en el plasma humano.

Los tristemente famosos gases neurotóxicos tabun, soman, sarin y ciclosarin son organofosforados y eso quiere decir que la paraoxonasa o las fosfotriesterasas podrían inactivarlos. Lo malo es que la velocidad de catálisis de dichas enzimas con estos compuestos no es muy alta. Bastan tan solo 10 miligramos de sarin para matar a una persona en menos de un minuto, y a la paraoxonasa que tenemos le llevaría unas cuantas horas eliminar dicha cantidad de ese compuesto. No es de extrañar que se estén haciendo esfuerzos para encontrar enzimas mucho más rápidas y eficientes. Una enzima con una mayor actividad podría ser utilizada de diversas maneras en tareas de descontaminación o de prevención. Por ejemplo inmovilizada en las membranas filtrantes utilizadas en las máscaras antigás podría destruir el agente químico y evitaría su acumulación en los filtros.

Se han utilizado varias estrategias para conseguir dichas enzimas mejoradas, pero por ahora la que más éxito parece tener es la conocida como evolución in vitro. En el año 2003 en la Universidad de Wisconsin el grupo liderado por F.M. Raushel consiguió incrementar en 1000 veces la velocidad de degradación del soman por la fosfotriesterasa. Imitaron al proceso de Selección Natural por medio de la creación al azar de múltiples cambios en la secuencia de la proteína creando una librería de enzimas mutantes. Posteriormente seleccionaron dentro de esa librería aquellas enzimas que presentaban una velocidad de catálisis mayor. Así seleccionaron un mutante cuyo centro activo tenía tres aminoácidos cambiados con respecto a la versión silvestre de la enzima. La estrategia de la evolución in vitro también se está aplicando a las paraoxonasas. En el año 2006 un grupo israelí consiguió una paraoxonasa mutante que presentaba una velocidad de degradación del soman 10 veces superior a la de la enzima silvestre.

Actividad enzimática de la fosfotriesterasa silvestre (wild-type) comparada con los distintos mutantes conseguidos por el grupo del Dr Raushel (Fuente: Hill et al.)

Sin embargo el problema no se reduce tan solo a la inactivación de dichos organofosforados. Una vez hidrolizados se forman unos compuestos que aunque menos tóxicos que el compuesto inicial, todavía mantienen una gran peligrosidad. En ese aspecto uno de los últimos avances ha sido la caracterización de una fosfodiesterasa en Enterobacter aerogenes capaz de degradar uno de los compuestos producidos durante la degradación del gas nervioso VX.

Y es que a veces la ciencia puede crear monstruos, pero también puede crear los antídotos contra ellos.