Nunca antes se había observado una enzima capaz de utilizar níquel para transferir un ion hidruro de una molécula a otra. Un equipo internacional de científicos acaba de publicar en Nature la existencia de una nueva familia de enzimas —las enzimas dependientes de NPMN— que lo consigue. El hallazgo no solo amplía el exiguo catálogo de proteínas que manejan este metal en la naturaleza, sino que abre una vía inédita para la catálisis industrial sostenible.
El níquel entra en escena: una nueva familia de enzimas
Apenas se conocían doce enzimas de níquel en toda la biología, frente a los cientos que emplean hierro. La recién bautizada NphT (NPMN-dependent hydride transferase) pertenece a un linaje completamente distinto. Mientras que la mayoría de las metaloenzimas conocidas aceleran reacciones redox o de fijación de carbono, NphT cataliza la transferencia intermolecular de hidruros, un mecanismo que hasta ahora solo se conseguía con catalizadores sintéticos de metales preciosos como el paladio.
La enzima es promiscua: los investigadores comprobaron que desproporciona azúcares de cinco y seis carbonos, moviendo iones hidruro entre ellos sin perder actividad durante más de 1.600 ciclos catalíticos. Procede de Alicyclobacillus cellulosilyticus, una bacteria que crece a 55 °C, lo que explica su notable termoestabilidad y la convierte en una candidata ideal para procesos industriales a temperaturas moderadas.
La estructura cristalográfica, resuelta a 1,3 ångströms de resolución, reveló que NphT adopta un plegamiento de barril TIM (α/β)₈, típico de la superfamilia de las aldo-ceto reductasas (AKR). Pero aquí viene la sorpresa: en lugar del cofactor NAD(P)(H) que usan sus parientes, NphT aloja en su centro activo al NPMN, un complejo organometálico de níquel con forma de pinza. El cofactor se ancla covalentemente a una lisina, como si fuera una mano metálica que sujeta el hidruro para pasarlo a la molécula vecina.
Minería genómica: el rastreo informático que encontró la aguja en el pajar
El descubrimiento no fue fruto del azar. El equipo diseñó un oleoducto bioinformático para rastrear genomas bacterianos en busca de agrupaciones génicas que contuvieran los genes necesarios para sintetizar NPMN (LarB, LarC, LarE) pero que carecieran de LarA, la enzima clásica que lo usa. Así identificaron 427 casos de AKR que co-ocurren con la ruta del NPMN.
Las secuencias revelaron un motivo histidina/lisina que solo aparece en estos homólogos y que está ausente en las AKR canónicas dependientes de NAD(P)(H). Los modelos por ordenador mostraron, además, que estos candidatos no podían acomodar el AMP del NAD+, pero sí albergaban el NPMN sin dificultad. El 34% de ellos poseía tanto la histidina como la lisina, señal de que pueden unir el cofactor de forma covalente, igual que NphT.
“La luz que el telescopio captó esta semana partió de aquella galaxia cuando el universo apenas tenía 400 millones de años.”
Pocas veces una docena de enzimas han encerrado tanto potencial; esta nueva familia demuestra que la naturaleza reserva aún trucos químicos insospechados.
Los ensayos de espectrometría de masas confirmaron que, al incubar NphT con el cofactor, la proteína ganaba exactamente 450 daltons, la masa del NPMN. La mutagénesis dirigida sobre la lisina y la histidina del centro activo anuló la actividad, cerrando el círculo de la prueba.
Por qué este hallazgo reescribe la química del níquel
La plasticidad de cofactores que exhibe la superfamilia AKR es el hallazgo conceptual más potente del estudio. Hasta ahora, las AKR se definían como oxidorreductasas dependientes de NAD(P)(H). El trabajo muestra que una rama entera ha evolucionado para usar un cofactor metálico completamente diferente. Esto sugiere que podrían existir muchas más enzimas de níquel agazapadas dentro de familias proteicas que creíamos perfectamente caracterizadas.
El impacto trasciende la biología fundamental. El níquel es abundante y barato, a diferencia del paladio o el platino. Conseguir transferencias de hidruro estereoselectivas con un catalizador biológico que opera en agua y a temperaturas suaves es un sueño para la química verde. Sin embargo, el propio estudio advierte de que el rendimiento de NphT con azúcares es aún modesto y que será necesario optimizar la enzima mediante evolución dirigida antes de pensar en aplicaciones prácticas.
Cabe recordar que este artículo aparece en Nature con revisión por pares, lo que avala la solidez de los datos. La confirmación independiente por otros laboratorios y la caracterización de los más de 400 homólogos restantes son los siguientes pasos naturales. Cada uno de ellos podría catalizar una reacción distinta, ampliando el alfabeto catalítico del níquel.
🔬 Ficha del Descubrimiento
- Qué se ha descubierto: Una nueva familia de enzimas dependientes de NPMN que transfiere iones hidruro entre moléculas, un mecanismo nunca visto en la naturaleza.
- Dónde: La enzima modelo procede de la bacteria termófila Alicyclobacillus cellulosilyticus.
- Institución responsable: Equipo internacional liderado por investigadores de varias universidades; el estudio se publica en Nature tras revisión por pares.
- Cuándo: Junio de 2026.
- Impacto a futuro: Sienta las bases para desarrollar catalizadores biológicos de níquel que sustituyan a metales preciosos en síntesis química limpia.
