Un descubrimiento innovador realizado por químicos en la Universidad de Texas en San Antonio UTSA tendrá un impacto significativo en la forma en que las compañías farmacéuticas desarrollan nuevos tratamientos farmacológicos. El avance implica el flúor, que forma el segundo enlace de carbono FQ más fuerte conocido por la ciencia, después del enlace carbono-silicio CS.
El flúor es uno de los elementos más fundamentales de la vida. En su forma de flúor, es un mineral con propiedades antiácidas que se usa en la pasta de dientes y en el agua potable para prevenir las caries dentales. Este pequeño elemento no tóxico también es ampliamente utilizado por los medicamentosquímicos en el tratamiento del cáncer, antibióticos, antidepresivos, esteroides y otras drogas. El flúor es frecuente en las drogas modernas porque estabiliza las drogas y mejora su actividad biológica.
Durante muchos años, los investigadores del Laboratorio de Investigación de Metaloproteínas de la UTSA, dirigido por Aimin Liu, profesor distinguido de Lutcher Brown, han estado estudiando la regulación de los tioles, compuestos que afectan una variedad de funciones biológicas en los mamíferos, como los niveles de estrés redox, la energíaequilibrio, señalización celular, salud cardíaca y afecciones autoinmunes y neurológicas. Cuando los niveles de tiol son estables, los individuos generalmente están sanos. Cuando aumentan demasiado y durante demasiado tiempo, pueden desarrollarse afecciones como artritis reumatoide, cáncer de mama, Alzheimer y enfermedades de Parkinson..
La cisteína dioxigenasa CDO y la cisteamina dioxigenasa ADO regulan los niveles de tiol del cuerpo. Cuando los niveles de tiol están elevados, CDO y ADO desarrollan amplificadores catalíticos para eliminar rápidamente el tiol del cuerpo. Los científicos aún no saben con precisión cómo funcionan las enzimaslos investigadores de UTSA estaban estudiando esto cuando hicieron su descubrimiento significativo.
Los científicos realizaron una técnica en CDO llamada expansión de código genético. La técnica de vanguardia fue traída a UTSA por el becario posdoctoral Jiasong Li, y fue inventada inicialmente por el laboratorio Peter G. Schultz en el Instituto de Investigación Scripps.
Los investigadores crearon una nueva forma de CDO con dos enlaces carbono-flúor muy fuertes. Esto debería haber dificultado que la enzima rompa esos enlaces carbono-flúor y produzca su amplificador catalítico. Lo que observaron, sin embargo, los sorprendióDescubrieron que el CDO modificado aún podía romper sus enlaces carbono-flúor para generar su conjunto catalítico completo.
Esta es la primera vez que los científicos demuestran la ruptura ruptura de un enlace carbono-flúor a través de la oxidación en proteínas. Esto significa que es posible que los cuerpos humanos sean capaces de romper estos enlaces en las drogas que se consumen.
Los investigadores de UTSA también descubrieron pistas sobre cómo los tioles generan sus amplificadores catalíticos después de que se construyen las proteínas. Su descubrimiento se describe en Biología química de la naturaleza .
"Este es un descubrimiento importante. Más del 20 por ciento de las drogas farmacéuticas contienen flúor", dijo Michael Doyle, Presidente de la Universidad Distinguida Rita y John Feik en Química Medicinal en UTSA. "Debido a su fuerza, los enlaces de flúor-carbono resisten lo normalEl metabolismo de los fármacos y puede prolongar la vida útil del fármaco en el cuerpo. El flúor en las moléculas del fármaco también puede aumentar su capacidad para atravesar las barreras de membrana y entrar en las células. Que el flúor de carbono es muy resistente a la escisión es una creencia de larga data en la medicinaquímica. El descubrimiento del profesor Liu cambia eso "
Para ampliar su descubrimiento, el laboratorio de Liu, que incluía un estudiante universitario de tercer año de la UTSA, estudiantes graduados, becarios posdoctorales y dos químicos del personal, Wendell Griffith y Daniel Wherritt, utilizaron un enfoque similar para determinar el ensamblaje catalíticode ADO, una enzima hermana de CDO. Además de identificar con éxito el amplificador catalítico en ADO, descubrieron un motivo estructural único que dificultaba su detección mediante técnicas de laboratorio de rutina. Estos hallazgos se informan en otro artículo publicado recientemente en Angewandte Chemie .
"El laboratorio del Dr. Liu ofrece excelentes oportunidades para que los estudiantes se involucren en proyectos de investigación muy interesantes e impactantes", dijo Waldemar Gorski, profesor y presidente del Departamento de Química de la UTSA.
Si bien los químicos medicinales usan ampliamente el fluoruro en los tratamientos farmacológicos, Liu dice que el descubrimiento de su equipo debería recordar a las compañías farmacéuticas que la química del flúor es muy compleja. Aunque es valioso, recomienda que procedan con precaución, porque todavía hay mucho que aprender.
"Vemos un apuro por parte de las compañías farmacéuticas para obtener medicamentos a través del desarrollo, ensayos clínicos y en el mercado", dijo Liu. "Esta investigación nos recuerda que debemos ser minuciosos y cuidadosos. La química del flúor es muy compleja".
"Esta investigación es de vital importancia", dijo Howard Grimes, decano interino de la Facultad de Ciencias de la UTSA. "Comprender el vínculo de la FQ es fundamental para comprender el diseño de medicamentos y mejorar la vida de los pacientes".
Esta investigación fue apoyada por múltiples subvenciones del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, el Instituto Nacional de Salud Mental, la Fundación Nacional de Ciencias y los Fondos de Dotación Lutcher Brown de la Universidad de Texas en San Antonio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en San Antonio . Original escrito por Christi Fish. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
Cite esta página :