Basta variare la posizione di una manciata di atomi per trasformare radicalmente il comportamento catalitico di una molecola. Lo dimostra una ricerca pubblicata sulla rivista Nature Communications, condotta dall’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom) insieme a partner internazionali.
Al centro dello studio ci sono i ribozimi, particolari molecole di RNA capaci di accelerare reazioni chimiche fondamentali per i processi biologici. I ricercatori hanno verificato che l’introduzione di due sole modifiche chimiche mirate ne moltiplica la resa operativa.
La geometria molecolare che moltiplica la velocità
“Due piccole modifiche chimiche rendono un ribozima fino a quindici volte più efficiente”, spiega Jana Aupic, ricercatrice del Cnr-Iom e prima autrice dell’indagine. L’incremento prestazionale non deriva da un intervento diretto di questi nuovi atomi nella reazione.
L’intervento agisce sull’architettura complessiva della macromolecola. La presenza di questi gruppi chimici stabilizza l’impalcatura complessiva riducendone la flessibilità indesiderata.
Rigidità e precisione catalitica
“Il nostro lavoro mostra che queste modifiche chimiche non intervengono direttamente nella reazione chimica ma rendono la struttura dell’RNA più rigida, permettendo agli atomi coinvolti nella catalisi di mantenere la disposizione ottimale”, precisa Aupic. La stabilità geometrica impedisce dispersioni energetiche durante il processo.
Questo principio biofisico fornisce parametri esatti per l’ingegneria molecolare. La capacità di bloccare i siti catalitici nella configurazione ideale apre la strada alla progettazione computazionale di ribozimi artificiali ad alta efficienza per l’industria biotecnologica.
Nuove prove per la teoria del “mondo a RNA”
I dati raccolti offrono riscontri concreti anche per la chimica prebiotica. Il meccanismo chiarito dal team rafforza l’ipotesi scientifica secondo cui le prime forme di vita terrestri si basavano esclusivamente sull’acido ribonucleico.
“I risultati ottenuti rafforzano una delle ipotesi più accreditate sull’origine della vita, la cosiddetta ipotesi del mondo a RNA”, sottolinea Alessandra Magistrato, coordinatrice del team di ricerca per il Cnr-Iom. Nelle fasi ancestrali del pianeta, prima dell’evoluzione delle proteine, spettava proprio a questi filamenti dirigere le reazioni chimiche necessarie alla replicazione.
Comprendere come minimi cambiamenti chimici abbiano ottimizzato l’attività dell’RNA primordiale consente di tracciare la sequenza evolutiva che ha portato alla biochimica cellulare complessa.
