Los investigadores de TU Graz lograron por primera vez 'reentrenar' una enzima para construir estructuras moleculares en forma de anillo en lugar de realizar su tarea natural de reducir los dobles enlaces. El trabajo fue publicado en Angewandte Chemie , y es relevante para la producción de productos farmacéuticos y productos fitosanitarios.
La biocatálisis utiliza enzimas para provocar reacciones químicas. Este tipo de "química blanda" reemplaza en gran medida el uso de reactivos o solventes venenosos en las síntesis existentes. Sin embargo, un desafío importante en la biocatálisis es extender este concepto a reacciones químicas completamente nuevasHasta ahora no accesible para las enzimas que se encuentran en la naturaleza. Uno de estos nuevos diseños fue creado por un equipo de investigadores de TU Graz dirigido por Rolf Breinbauer, jefe del Instituto de Química Orgánica, y Kathrin Heckenbichler, que está llevando a cabo esta investigación en el marco deuna tesis doctoral en el Instituto de Química Orgánica. Breinbauer explica: "Por primera vez, hemos logrado manipular una enzima para llevar a cabo no su función natural, sino una función mucho más interesante en términos de síntesis. En lugar de reducirdobles enlaces en un proceso catalítico, la enzima ahora crea estructuras moleculares en forma de pequeños anillos. Al intercambiar solo un aminoácido en el centro activo de la enzima,hemos logrado suprimir la reacción natural y hemos facilitado un nuevo curso de reacción '.
El equipo dirigido por Heckenbichler y Breinbauer pudo producir 'ciclopropanos', moléculas extremadamente pequeñas en forma de anillo en forma de triángulo, mediante biocatálisis. Tales sistemas de anillos, también llamados sistemas de tres anillos, se producen no solo enmuchas biomoléculas, también son un elemento estructural importante en productos fitosanitarios y en productos farmacéuticos como las píldoras anticonceptivas, medicamentos utilizados para tratar el asma y los medicamentos contra el SIDA. El trabajo ha sido publicado en la edición actual de Angewandte Chemie .
La "mano" buena y mala de la molécula
Paralelamente a esto, los investigadores también lograron dominar la quiralidad de la molécula producida, lo cual es de gran importancia en la producción de medicamentos. La quiralidad, o la "mano" de las moléculas, describe cómo pueden ser dos moléculas del mismo átomoestructurado en forma de imagen especular, ya sea diestro o zurdo. Una variante de estos enantiómeros puede ser útil y otra dañina, y hoy se le da un gran valor al uso de la variante curativa en la producción de medicamentos.los medicamentos funcionan de manera muy específica y no se producen efectos secundarios indeseables debido a los "gemelos quirales". Kathrin Heckenbichler explica el proceso y el resultado de la implementación biocatalítica del sustrato: "Para permitir un reconocimiento quiral óptimo entre enzima y sustrato, diseñamos un sustrato conun gran residuo. Al hacer esto, podríamos aprovechar las condiciones espaciales en el centro activo de la enzima para producir un ciclopropano de alta pureza enantiomérica.Los investigadores lograron producir solo el enantiómero deseado a partir de las dos posibles moléculas quirales de tres anillos.
TU Graz como centro internacional de investigación de biocatálisis
TU Graz se encuentra entre las principales instituciones del mundo en el campo de la investigación de biocatálisis, y este nuevo estudio lo confirma una vez más. El equipo de investigación de TU Graz logró llevar a cabo una importante extensión de su repertorio biocatalítico para abrir la puerta a diversas aplicacionesparticularmente en la producción 'verde' de nuevos medicamentos y en la producción económica de productos farmacéuticos genéricos, sustancias aromáticas y productos fitosanitarios. El objetivo de esta denominada química verde, a la que se puede atribuir la biocatálisis, es emplear reactivos suaves y ambientalmente racionales, contener la contaminación ambiental y ahorrar energía y costos. El trabajo de investigación de Kathrin Heckenbichler recibió inicialmente fondos iniciales de acib - Centro Austriaco de Biotecnología Industrial y con el apoyo del Fondo de Ciencia de Austria FWF. En la alianza NAWI Graz -- la cooperación interuniversitaria entre TU Graz y la Universidad de Graz - Peter Macheroux, jefe del Instituto de Bioquímica TU GrazIstry y Karl Gruber del Instituto de Biociencias Moleculares de la Universidad de Graz también participaron en la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología de Graz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :