Los investigadores crean aminoácidos "antinaturales" diferentes a todo lo que se encuentra en la naturaleza

Un equipo de investigadores ha desarrollado aminoácidos que no se parecen a nada que se produzca de forma natural, un descubrimiento que podría conducir a nuevas terapias proteicas y posiblemente incluso a nuevas ramas de la química.

Los aminoácidos son componentes básicos de las proteínas que se encuentran en todas las plantas y animales. Cada proteína de nuestro cuerpo está formada por los mismos 20 aminoácidos constituyentes, todos los cuales aparecen en la naturaleza.

Sin embargo, nuevos experimentos realizados por investigadores de la Universidad de Pensilvania revelan que los aminoácidos básicos que aparecen de forma natural en nuestro mundo, popularmente reconocidos como los “bloques de construcción de la vida”, no son los únicos que pueden existir.

Un estudio realizado por el equipo que apareció en Science el 27 de julio ha revelado un nuevo método para crear aminoácidos que, según los investigadores, es completamente nuevo tanto para la naturaleza como para la química orgánica.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que algunas sustancias producidas por organismos vivos que sirven como catalizadores de reacciones químicas, también conocidas como enzimas, pueden exceder sus capacidades de rendimiento normales cuando se combinan con sustratos reactivos.

Además de los sustratos, la luz también puede ayudar a incrementar las reacciones en tales condiciones. En su reciente estudio de investigación, el equipo de la Universidad de Pittsburg descubrió que al combinar una enzima triptófano diseñada que funciona como catalizador (conocida como sintasa) con un catalizador orgánico reactivo a la luz, pudieron crear varios aminoácidos nunca vistos en la naturaleza. .

"Se trata de una transformación completamente nueva", afirma Peng Liu, profesor de química en la Escuela de Artes y Ciencias Kenneth P. Dietrich de la Universidad de Pittsburg.

Liu fue autor correspondiente del reciente artículo de Science, junto con su colega Binh Khanh Mai (en la foto de arriba).

"Decirle a una enzima que cree una configuración antinatural de un aminoácido es inusual", dijo Liu en una declaración que apareció en el sitio web de la universidad, y agregó que "hay que hacerlo con bioingeniería cuidadosa".

Al alterar una porción de una proteína, los científicos pueden cambiar tanto la forma como la función de los aminoácidos, una faceta de la química que podría tener implicaciones de amplio alcance en una variedad de campos científicos.

Sin embargo, lograr esto en el laboratorio no es una tarea sencilla. En el pasado, los investigadores tenían que transformar químicamente porciones de moléculas mientras se protegían piezas de aminoácidos que las unían para formar cadenas de proteínas.

En su artículo, Liu y el equipo de la Universidad de Pittsburg, en colaboración con investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, describen el hallazgo de un método más simple en el que utilizaron un componente químico llamado enzima PLP de una manera novedosa, lo que dio como resultado lo que Liu llama "una tecnología completamente nueva". reacción."

En primer lugar, el equipo empleó simulaciones por computadora para ayudar a comprender las formas en que tienen lugar diversas reacciones químicas, revelando nuevos conocimientos sobre el comportamiento de las partículas que incluían la distancia que debe viajar un electrón entre un par de moléculas.

"Tuvimos que hacer un modelo cuidadoso sobre la probabilidad de que esto ocurriera", informa Liu, "porque este es el paso que es nuevo para la naturaleza y respalda todo el mecanismo de reacción".

Con la ayuda del Centro de Investigación en Computación de la Universidad de Pittsburg, el equipo logró simulaciones de la complejidad requerida, lo que les permitió poner a trabajar supercomputadoras para ayudar a desentrañar el proceso más fino que ocurre durante las reacciones químicas.

Liu dice que hay potencialmente innumerables cantidades de aminoácidos no naturales que este nuevo proceso puede generar, lo que plantea la pregunta de si los investigadores también podrían usarlo para desarrollar otros tipos novedosos de reacciones químicas.

Aunque el descubrimiento de aminoácidos "no naturales" es en sí mismo un avance fascinante, el equipo de investigación dice que en realidad es sólo un primer paso hacia la obtención de una comprensión más completa de cómo funcionan estas reacciones químicas, que podrían tener usos beneficiosos en todo, desde la creación. desde nuevos medicamentos innovadores hasta aplicaciones terapéuticas y mucho más.

El artículo de Liu y el equipo, “Síntesis estereoselectiva de aminoácidos mediante biocatálisis sinérgica de radicales fotoredox-piridoxal”, apareció en Science el 27 de julio de 2023.

Micah Hanks es el editor jefe y cofundador de The Debrief. Se le puede contactar por correo electrónico a[email protected] . Sigue su trabajo enmicahhanks.comy en Twitter:@MicaHanks.