Un nuevo método sinérgico puede crear no

Nueva química, nueva enzimología. Con un nuevo método que fusiona lo mejor de dos mundos (las actividades únicas y complementarias de las enzimas y la fotoquímica de moléculas pequeñas), los investigadores de la UC Santa Bárbara han abierto la puerta a nuevas reacciones catalíticas. Su método sinérgico permite la creación de nuevos productos y puede optimizar los procesos existentes, en particular la síntesis de aminoácidos no canónicos, que son importantes para fines terapéuticos.

"Este método resuelve lo que en mi opinión es uno de los problemas más importantes en nuestro campo: cómo desarrollar nuevas reacciones catalíticas en un sentido general que sean nuevas tanto para la biología como para la química", dijo el profesor de química Yang Yang, autor de un artículo. que aparece en la revista Science. Además de eso, el proceso es estereoselectivo, lo que significa que puede seleccionar una "forma" preferida del aminoácido resultante.

El método fotobiocatalítico sinérgico consta de dos reacciones catalíticas simultáneas. La reacción fotoquímica genera una molécula intermedia de vida corta que trabaja con el intermedio reactivo del proceso enzimático, dando como resultado el aminoácido.

El lado de la biocatálisis comienza con una enzima para activar un abundante sustrato de aminoácidos naturales y formar un intermediario enzimático. Mientras tanto, en el lado sintético, se fabrica un fotocatalizador de molécula pequeña para absorber la luz visible y utilizar la energía para activar otro sustrato. Esta reacción crea una especie de radical de vida corta: una molécula transitoria y altamente reactiva que es la herramienta preferida del Laboratorio Yang.

Lo que pasa con los radicales (también conocidos como “radicales libres”) es que no sólo tienden a ser de corta duración, sino que también son difíciles de acorralar.

"El consenso general ha sido que si se forma un radical en la solución o fuera de la bolsa de proteínas, podrían pasarle muchas cosas antes de que pueda hacer algo productivo, como sufrir reacciones secundarias o ser destruido", dijo Yang. dicho.

Pero el as en la manga del laboratorio es la molécula intermedia generada por la reacción enzimática, que puede capturar el radical libre.

"Así que ahora el paso más importante e interesante es que una vez que formamos esta especie de radical libre transitoria y de vida corta, puede viajar al sitio activo de la enzima y reaccionar con la molécula intermedia covalente activada y formada enzimáticamente", dijo Yang. "Básicamente, hemos diseñado un sistema en el que el radical puede reaccionar eficientemente con el intermedio formado enzimáticamente y realizar química estereoselectiva".

El trabajo de Yang Yang integra química orgánica, química organometálica, enzimología, ingeniería de proteínas, bioinformática y modelado computacional, abordando problemas desafiantes en el campo ampliamente definido de la química sintética y la catálisis.

Es esta eficiencia la que busca el Laboratorio Yang en su intento de crear una plataforma para la síntesis estereoselectiva de aminoácidos no canónicos (“no canónico” simplemente significa que estos componentes básicos de proteínas no se encuentran en los genes de los organismos). Por un lado, el proceso es selectivo para diferentes "formas" o disposiciones de átomos entre sí dentro de las moléculas resultantes, un factor importante en el mundo de la estereoquímica (también conocida como química 3D). En segundo lugar, el método convencional de sintetizar aminoácidos no canónicos es un proceso complicado de varios pasos.

“Nuestro proceso acorta la síntesis de aminoácidos no canónicos en tres a cinco pasos. Para los aminoácidos con múltiples centros estereogénicos, esencialmente no existen medios químicos para preparar estos compuestos con estereocontrol”. Dijo Yang. Para los fabricantes de terapias con péptidos, esto podría cambiar las reglas del juego. Yang ha recibido consultas de las industrias farmacéutica y biotecnológica sobre la posible aplicación de estas tecnologías para la síntesis de aminoácidos.

Y no se detiene ahí. Este método podría abrir nuevas puertas en la catálisis bio y sintética, permitiendo a los investigadores trabajar con radicales complicados, acceder a compuestos y moléculas que antes eran inalcanzables y descubrir reacciones previamente desconocidas.

Sonia FernandezRedactor científico sénior (805) [email protected]

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