Descobert un nou mecanisme de la natura per trencar els carbohidrats
Un dels processos bàsics de la natura és la descomposició de la matèria orgànica, que requereix la degradació dʼestructures complexes de carbohidrats. Per això, cal trencar les llargues cadenes de polisacàrids que els formen per transformar-les en monosacàrids i oligosacàrids, constituïts per cadenes més curtes.
Un dels processos bàsics de la natura és la descomposició de la matèria orgànica, que requereix la degradació dʼestructures complexes de carbohidrats. Per això, cal trencar les llargues cadenes de polisacàrids que els formen per transformar-les en monosacàrids i oligosacàrids, constituïts per cadenes més curtes.
En aquest procés hi participen les anomenades glicosidases, una superfamília dʼenzims amb aplicacions rellevants en el camp de la biotecnologia i la biomedicina que es poden trobar en totes les formes de vida i que formen part del sistema dʼadquisició de nutrients de les cèl·lules.
Fins avui només es coneixien dos mecanismes de catàlisis —mecanisme que ajuda a accelerar les reaccions químiques— pels quals les glicosidases duen a terme aquests processos de descomposició. Ara, un equip internacional dʼinvestigadors ha trobat un tercer mecanisme que a la natura serveix per descompondre carbohidrats, i que passa per la formació dʼun grup químic epòxid en un tipus concret de glicosidases: les endo-α-manosidases, necessàries per modificar sucres enllaçats a proteïnes, tal com es pot veure en aquesta animació:
Tal com explica Carme Rovira, professora ICREA al Departament de Química Inorgànica i Orgànica i membre de lʼInstitut de Química Teòrica i Computacional (IQTCUB) de la Universitat de Barcelona, «es tracta del descobriment dʼuna nova manera que té la natura de trencar cadenes de sucres mitjançant enzims».
Lʼestudi, que sʼha publicat a la revista ACS Central Science, lʼha dut a terme lʼequip liderat per Carme Rovira en col·laboració amb quatre grups internacionals del Regne Unit, Austràlia, França i el Canadà. També hi han participat grups del centre CIC Biogune (Bilbao). Lʼequip de la UB ha estat lʼencarregat de modelar el mecanisme mitjançant mètodes multiescala de química computacional i superordinadors del Centre de Supercomputació de Barcelona (BSC). «Comprendre les estratègies de la natura ens permetrà imitar-les per desenvolupar nous enzims amb aplicacions industrials», apunta Lluís Raich, antic doctorand en el grup de la professora Rovira i un dels primers autors de lʼestudi.
La revista també publica un article de comentari en el qual el professor David Vocadlo, de la Universitat Simon Fraser (Canadà), expert en aquest camp, destaca que lʼestudi «proporciona les primeres dades convincents per demostrar aquest mecanisme singular de les glicosidases, que probablement també sigui utilitzat per altres enzims encara per descobrir».
Més informació
Consulteu la notícia de la Universitat de Melbourne.
Referència dels articles:
Lukasz, F. Sobala et al. «An epoxide intermediate in glycosidase catalysis». ACS Central Science, 2020, 6, 5, 760-770. Doi: https://doi.org/10.1021/acscentsci.0c00111
David J. Vocadlo «A shut-and-open case: an epoxide intermediate spotted in the reaction coordinate of a family of glycoside hydrolases». ACS Central Science, 2020, 6, 5, 619-621. Doi: 10.1021/acscentsci.0c00482