Enzimas activadas por la luz podrían mejorar significativamente las pruebas diagnósticas para la COVID-19 basadas en PCR

Se espera que el método, desarrollado por bioquímicos de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (LMU; Múnich, Alemania), ayude a producir mejores enzimas para uso biotecnológico y de diagnóstico.

Las ADN polimerasas y otras enzimas que modifican el ADN son herramientas esenciales en biotecnología y diagnóstico. Son el componente clave para el diagnóstico de la COVID-19 mediante PCR. Por muy útiles que sean, las enzimas de procesamiento de ADN a menudo tienen defectos importantes. Algunas de ellas muestran una actividad significativa durante la preparación de las muestras, mientras que otras tienen actividades secundarias desagradables. En ambos casos se puede producir una pérdida de especificidad y sensibilidad, que se debe evitar en una prueba de diagnóstico.

El truco consiste en bloquear cualquier tipo de actividad enzimática hasta que comience el ensayo. Para las pruebas de diagnóstico basadas en PCR, como la prueba mencionada anteriormente para COVID-19, la solución es el desarrollo de una enzima de inicio en caliente, que no muestra actividad hasta que se alcanza una temperatura de activación alta. El principal inconveniente de estos métodos de arranque en caliente es que no se pueden utilizar para enzimas que se dañan por el calor.

Los investigadores encontraron una forma de solucionar estos problemas mediante el diseño de enzimas de inicio mediante luz. Sus enzimas de luz se bloquean hasta que un pulso de luz ultravioleta las reactiva. En su método, los investigadores unieron un trozo de ADN a la enzima en sí, que compite en exceso con cualquier otro sustrato enzimático que hace que la enzima sea vuelva inactiva (incluidas sus actividades secundarias). El pulso de luz se usa para cortar el ADN adherido a la enzima dando como resultado una enzima 100% activa. La principal ventaja es que el mecanismo debería funcionar para una amplia gama de enzimas que se unen al ADN, independientemente de su forma específica de acción.

Para demostrar su punto, los investigadores produjeron cuatro versiones activables por luz de diferentes enzimas de procesamiento de ADN. Entre ellos se encontraba la llamada ADN polimerasa, Phi29, una enzima ampliamente utilizada para amplificar genomas completos, pero demasiado sensible al calor para adaptarse a métodos de inicio en caliente. Además, el equipo mostró PCR de inicio por luz y demostró que sus ADN polimerasas eran tan buenas o mejores en comparación con las enzimas comerciales de inicio en caliente para la PCR.

“Las enzimas controladas por luz existen desde hace bastante tiempo, pero lo que hace que nuestro enfoque sea único es que se puede aplicar a prácticamente cualquier enzima de procesamiento de ADN. En el pasado, siempre necesitabas información muy detallada sobre cómo funciona tu enzima y nunca estabas seguro de encontrar una forma inteligente de bloquear la enzima y reactivarla con luz”, dijo el bioquímico de la LMU, Andrés Vera, quien dirigió el proyecto.

“Esto definitivamente ayudará a producir mejores enzimas para uso biotecnológico y de diagnóstico. Además, las actuales máquinas de PCR en tiempo real ya incorporan fuentes de luz y podrían modificarse fácilmente para llevar estas enzimas al mercado en el corto plazo”, añadió el profesor Philip Tinnefeld del Departamento de Química de la LMU.

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Universidad Ludwig Maximilian de Múnich