Notícies

Inici  >  Notícies > Investigadors de la UB dissenyen un enzim per sintetitzar carbohidrats

Investigadors de la UB dissenyen un enzim per sintetitzar carbohidrats

Equip del Grup de Recerca de Simulació Quàntica de Processos Biològics que lidera la investigadora Carme Rovira, al centre.

Equip del Grup de Recerca de Simulació Quàntica de Processos Biològics que lidera la investigadora Carme Rovira, al centre.

20/06/2017

Recerca

La síntesi de sucres o carbohidrats és important en el desenvolupament de tests de diagnòstic, vacunes i nous fàrmacs. En un treball coliderat per un equip del Departament de Química Inorgànica i Orgànica i l’Institut de Química Teòrica i Computacional de la UB (IQTCUB), conjuntament amb un grup de química biològica de la Universitat d'Oxford, s’ha aconseguit sintetitzar carbohidrats a partir d’enzims mitjançant una reacció que s’havia observat poc fins ara en aquestes biomolècules i que genera pocs productes secundaris.

El treball, publicat a la revista Nature Chemical Biology, l’han dirigit Carme Rovira, investigadora ICREA del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la UB, i Benjamin G. Davis, de la Universitat d’Oxford. També hi ha participat Javier Iglesias-Fernández, investigador en formació a la UB i primer autor de l’estudi, en el qual s’ha utilitzat el supercomputador Mare Nostrum del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) per fer simulacions multiescala de dinàmica molecular.

La síntesi de sucres o carbohidrats en el laboratori (síntesi química convencional) normalment és molt costosa i laboriosa. Per això, en els darrers anys s’estan fent grans esforços per fer-la mitjançant enzims, que són els catalitzadors naturals. Malauradament, els enzims que sintetitzen sucres —les anomenades glicosiltransferases— són molt difícils de manipular. Aquest fet representa un obstacle per desenvolupar fàrmacs potencials que es podrien fer servir per tractar un gran nombre de malalties relacionades amb enzims actius en carbohidrats, com ara la diabetis o certs tipus de càncer.

Actualment, la concepció clàssica que els carbohidrats són simplement una font d’energia ha canviat. Avui en dia, és ben conegut que els carbohidrats tenen un paper fonamental en una gran quantitat de processos moleculars dins la cèl·lula, des de la detecció d’agents patògens fins a la comunicació cel·lular o la resposta antiinflamatòria. Per això, hi ha un gran interès a dissenyar fàrmacs que imitin l’estructura de carbohidrats, atès que serien fàcilment assimilats i reconeguts pel sistema biològic receptor.

Nous enzims que passen de degradar a sintetitzar carbohidrats


Ara, els equips de la Universitat de Barcelona i d’Oxford han trobat la manera de modificar un enzim (la glicosidasa), que normalment degrada carbohidrats (és a dir, que catalitza la hidròlisi d'enllaços glicosídics), perquè actuï a l'inrevés i sintetitzi carbohidrats. «A més, aquesta síntesi s’ha aconseguit mitjançant una reacció nova que no s'havia observat encara en glicosidases: «Es tracta d'una variació d'una reacció anomenada a una cara (front-face o SNi-like)», explica Carme Rovira. «L'avantatge d'aquesta reacció en la glicosidasa —segueix la investigadora— és que realitza la síntesi d'una manera neta, gairebé sense produir residus d'hidròlisi, i emprant substrats (sucres) econòmicament viables». «En essència, hem utilitzat la nostra experiència en enzims que sintetitzen carbohidrats per aplicar la reacció a una cara a altres enzims amb més possibilitats biotecnològiques», conclou Rovira. El 2011, el seu equip, del Grup de Recerca de Simulació Quàntica de Processos Biològics, va descobrir les bases moleculars del mecanisme a una cara en enzims.

En aquest treball, la síntesi s’ha dut a terme amb un enzim concret, la beta-glicosidasa de Sulfolobus solfataricus, però es pot estendre a altres enzims emprant un mètode similar d'enginyeria del centre actiu.

El fet d’utilitzar enzims que degraden sucres (glicosilhidrolases), que no tenen problemes de manipulació i poden ser convenientment modificats, tal com es demostra en aquest estudi, representa, doncs, una alternativa molt prometedora per obtenir nous carbohidrats.

Referència de l’article:

J. Iglesias-Fernández, S. M. Hancock, S. S. Lee, M. Khan, J. Kirkpatrick, N. J. Oldham, K. McAuley, A. Fordham-Skelton, C. Rovira i B. G. Davis. «A front-face ‘SNi synthase’ engineered from a retaining ‘double-SN2’ hydrolase». Nature Chemical Biology, juny de 2017. Doi: 10.1038/nchembio.2394

Lectura addicional:

L. Raich, C. Rovira. «Desxifrant mecanismes enzimàtics per mitjà d’eines computacionals: implicacions biotecnològiques en l’estudi de glicosidases». Revista de la Societat Catalana de Química, núm. 15 (2016), p. 9-20.
 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al flickr de la Universitat de Barcelona
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona