Hoy, el azúcar tiene una reputación de villano. Y aunque se debe evitar demasiado de las cosas dulces, todos los seres vivos necesitan azúcar para sobrevivir. "El universo biológico está cubierto de azúcares", dijeron Samuel M. Levi y Qiuhan Li, graduadosestudiantes del Departamento de Química y Biología Química de la Universidad de Harvard. "Las células, bacterias, virus y otros organismos usan azúcares como medio de comunicación, reconocimiento e incluso defensa". La naturaleza literalmente funciona con azúcares.
Sin embargo, al igual que los nutricionistas excesivamente entusiastas, los químicos sintéticos generalmente evitan los azúcares. Nature, un químico experto, puede cambiar los dulces de una molécula a otra con delicadeza envidiable. Pero en el laboratorio, los científicos luchan por unir una molécula de azúcar a otra unidad química, un proceso conocido como glicosilación. Los investigadores confían en este método para estudiar procesos biológicos y crear sustancias tan importantes como productos farmacéuticos y vacunas.
Según Levi y Li, "existen muchos métodos para realizar la glicosilación química, [pero] su uso sigue reservado para expertos en química de carbohidratos". Entonces, para extender esta experiencia a los no especialistas, el equipo buscó orientación en la naturaleza.
Por sí solo, la naturaleza lleva a cabo la glucosilación, y también produce ADN, ARN, proteínas y otros polímeros con la ayuda de fosfatos. Para inducir las glucosilaciones en el laboratorio, la mayoría de los químicos sintéticos eligen haluros y sulfatos de reacción más rápida que los fosfatos.Entonces, aunque la elección de la naturaleza puede ser lenta para reaccionar, son mucho más estables que las pruebas de laboratorio. Además, las enzimas, las pequeñas chispas que encienden una reacción, pueden reconocer fácilmente los monómeros de fosfato, acelerando el camino haciareacción y producto
Pero, hasta hace poco, los investigadores no han logrado aprovechar estas ventajas naturales. Si un ingrediente reacciona lentamente, los químicos lo empujan, a menudo en forma de calor, energía o un catalizador bien diseñado. Los fosfatos necesitan unempujar; y, sin un catalizador adecuado, los científicos usualmente usan temperaturas altas y volátiles. Fuera del laboratorio, las reacciones naturales usan fosfatos sin el alboroto ardiente, pero como un orgulloso chef, la naturaleza guarda bien sus secretos químicos. Ahora, en un artículo publicado enel Actas de la Academia Nacional de Ciencias , Eric Jacobsen, profesor de química y biología química, junto con Levi, Li y Andreas R. Rötheli, han descubierto un secreto natural: un "catalizador donador de enlaces de hidrógeno diseñado con precisión".
El equipo descubrió que, con este catalizador resistente, el fosfato se une "19 veces más fuerte que el cloruro", otro ingrediente de reacción común. Y puede unir azúcares a aminoácidos, productos naturales y moléculas de fármacos "en condiciones suaves,condiciones neutrales y fáciles de usar ", explicaron Levi y Li. Con su método, el catalizador proporciona un empujón necesario pero suave, persuadiendo el fosfato para que funcione".
Hay, como siempre, limitaciones para el método: a veces, necesita ser modelado con condiciones de reacción y sustratos a medida. Además, requiere el uso de un catalizador bastante complicado para los estándares de moléculas pequeñas, uno que requiere más de 10 pasos de laboratorio parasintetizar
En adelante, el equipo planea expandir el repertorio de su método para incluir nuevos tipos de azúcares, especialmente los más obstinados de su clase por ejemplo, manósidos, ramnósidos y furanos. Para compartir su secreto y el de la naturaleza, tambiénpretenden comercializar los catalizadores, permitiendo un uso generalizado. Mientras tanto, su método podría crear azúcares que brinden beneficios biomédicos cruciales, como nuevas vacunas y medicamentos para tratar numerosos trastornos y enfermedades humanas, incluso cánceres. Está claro que, como los químicos sintéticos,necesitamos azúcar. Demasiado puede dañar nuestra salud, pero la cantidad correcta podría ayudarnos a sanarnos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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