Las células de todos los organismos vivos están cubiertas por una densa capa de carbohidratos muy complejos. Estos carbohidratos, que también se conocen como glucanos, son mediadores esenciales de una amplia gama de procesos biológicos y patológicos. Para estudiar los glicanos en detalle, los científicos necesitaban completar un proceso de producción que involucraba más de 100 pasos químicos, pero los investigadores de la Universidad de Utrecht han diseñado recientemente un proceso que es mucho más rápido y eficiente. Los investigadores publicaron sus resultados en Química de la naturaleza .

Tronco y ramas

Los glicanos juegan un papel clave en muchos procesos biológicos y patológicos, de la embriogénesis, a la regulación inmunológica, para inhibir la inflamación y el cáncer. Los glicanos se pueden utilizar como biomarcador para identificar células cancerosas, pero también son componentes esenciales de la mayoría de los productos farmacéuticos de base biológica.

Los glicanos son, sin embargo, mucho más complejas que el ADN o las proteínas:están compuestas por un tronco con dos a cuatro ramas asimétricas, y cuantas más ramas tengan, cuanto más complicados son de sintetizar. De hecho, a menudo se necesitan hasta 100 pasos químicos para producir glucanos en el laboratorio.

Los investigadores de la Universidad de Utrecht, Geert-Jan Boons y Gerlof Bosman, pretenden cambiar eso, en estrecha colaboración con sus colegas de la Universidad de Georgia en los EE. UU. "Básicamente, estamos tomando el control de la biosíntesis de glucanos, "dice Boons. Los investigadores han desarrollado un método que parte de un glicopéptido que puede obtenerse fácilmente de la yema de huevo en polvo como componente básico para la producción de glicanos.

Poda para crecer

El primer paso en el nuevo proceso de producción es 'recortar' el glicopéptido, hasta que solo queden el tronco y los puntos de ramificación. Los investigadores pueden activar o desactivar individualmente cada punto de ramificación, permitiéndoles volver a hacer crecer las ramas una por una desbloqueando cada una de ellas individualmente y luego administrando enzimas que pueden construir ramas específicas. Esto permite a los investigadores unir las ramas asimétricas del glucano al tronco de manera controlada.

Diez pasos

Usando este nuevo método, los investigadores pudieron reducir drásticamente el proceso de producción a solo diez pasos. Boons explica:"Usamos el glicopéptido para producir la sustancia glicosil-asparagina, un aminoácido que contiene un azúcar. Luego, sometemos la glicosil-asparagina a cinco pasos químicos y enzimáticos que dan como resultado un compuesto que tiene dos ramas. Después de este primer proceso, en el que replicamos el proceso de producción natural, Luego usamos enzimas recombinantes para producir una glicosil-asparagina con cuatro ramas en solo cinco pasos adicionales. Este compuesto es la base para la producción de una amplia gama de N-glicanos que desempeñan funciones en muchos procesos de enfermedades como el cáncer y las infecciones virales, pero también se pueden utilizar para la producción de biofármacos.