Representación esquemática de cómo químicos de la Universidad de Groningen introdujeron un aminoácido sintético que contenía boro en una enzima. Crédito: Laboratorio Roefels / Universidad de Groningen
El ácido borónico se utiliza en química orgánica desde hace décadas, aunque no existe en ningún organismo. «Da lugar a reacciones químicas diferentes a las que encontramos en la naturaleza», explica Gerard Roelfes, profesor de química biomolecular y catálisis en la Universidad de Groningen.
Su grupo diseñó una enzima con ácido borónico en su centro reactivo y luego utilizó la evolución dirigida para hacerla más selectiva y mejorar su poder catalítico. Además, las reacciones enzimáticas son más sostenibles que las reacciones químicas clásicas, porque ocurren a bajas temperaturas y sin disolventes tóxicos. El estudio fue publicado en línea en la revista. naturaleza El 8 de mayo.
El uso del boro en química orgánica se remonta a unos setenta años y fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1979. El interés por el boro como catalizador ha aumentado en los últimos años, pero hasta ahora su uso en la industria química es limitado.
Roelfes explica: «Hasta ahora, la catálisis del boro es muy lenta y no es muy adecuada para reacciones enantioselectivas. Este tipo de reacciones se utilizan para crear moléculas quirales, que existen en dos versiones que son imágenes especulares entre sí. Hay imágenes, como la mano izquierda y la derecha.
«En muchos fármacos, los dos brazos pueden tener efectos diferentes. Por eso, es importante elegir el brazo adecuado, especialmente para la industria farmacéutica».
Ampliar el código genético.
«Para que esto sea posible, nos propusimos introducir boro en una enzima. Nuestro grupo tiene una larga historia en la fabricación de enzimas que no existen en la naturaleza», dice Roelfes. El grupo Roelfes utilizó el código genético extendido para introducir en una enzima un aminoácido no natural que contenía un grupo de ácido borónico reactivo. «Utilizando esta técnica, podemos determinar a nivel del ADN dónde colocamos los aminoácidos en la proteína».
Una vez que crearon una enzima con ácido borónico en su centro de reacción, pudieron utilizar la evolución dirigida para aumentar su eficiencia, lo que resultó en una catálisis más rápida. Roelfes añade: «Además, al colocar el ácido borónico en el contexto quiral de una enzima, pudimos lograr una catálisis altamente enantioselectiva. La reacción descrita es una prueba de principio y muestra que es una forma de aprovechar el poder catalítico del boro».
Biocatálisis
El uso de enzimas para crear compuestos orgánicos es importante para la industria farmacéutica. «En su impulso hacia formas más ecológicas y sostenibles de producir medicamentos, están recurriendo a la biocatálisis para sustituir las reacciones químicas tradicionales», afirma Roelfes.
En la Universidad de Groningen se están realizando esfuerzos concertados con este fin. Roelfes concluye: «Tenemos varios grupos de investigación en la Facultad de Ciencias e Ingeniería que se dedican a este tipo de trabajos, utilizando diferentes métodos para crear soluciones biocatalíticas para la industria química».
En este contexto, Roelfes y su equipo desarrollarán sus enzimas de ácido borónico y crearán nuevas enzimas.
Más información:
Gerard Roelfes, un diseñador de enzimas en catálisis de boro, naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07391-3. www.nature.com/articles/s41586-024-07391-3
Proporcionado por la Universidad de Groningen
referencia: Los químicos crean una nueva enzima de la naturaleza que contiene boro (8 de mayo de 2024) Obtenido el 9 de mayo de 2024 de https://phys.org/news/2024-05-chemists-nature-enzyme-boron.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito, excepto en casos justos y con fines de estudio o investigación privados. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
