La síntesis de azúcar o carbohidratos es importante para el desarrollo de pruebas diagnósticas, vacunas y nuevos medicamentos. En un estudio colaborativo, Los investigadores han sintetizado carbohidratos con enzimas a través de una reacción que hasta ahora no se había estudiado mucho sobre estas biomoléculas y que genera pocos subproductos.

El estudio, publicado en la revista Biología química de la naturaleza , ha sido liderado por la investigadora Carme Rovira, Investigador ICREA del IQTCUB, y Benjamin G. Davis, de la Universidad de Oxford. El estudio también cuenta con la participación de Javier Iglesias-Fernández, investigadora en formación en la UB y primera autora del estudio en el que el superordenador Mare Nostrum (del Barcelona Supercomputing Center, BSC-CNS) se utilizó para crear simulaciones de dinámica molecular multiescala.

La síntesis de azúcar o carbohidratos en el laboratorio (síntesis química convencional) suele ser cara y requiere mucho trabajo; por lo tanto, se han realizado muchos esfuerzos en los últimos años para hacerlo con enzimas, que son catalizadores naturales. Sin embargo, las enzimas que sintetizan el azúcar (llamadas glicosiltransferasas) son difíciles de manipular. Este es un obstáculo para el desarrollo de fármacos potenciales que podrían usarse para tratar numerosas enfermedades relacionadas con las enzimas activas en carbohidratos. como diabetes o ciertos tipos de cáncer.

Hoy en día ha cambiado la idea clásica de que los carbohidratos son una fuente de energía. La gente sabe ahora que los carbohidratos juegan un papel esencial en muchos procesos moleculares en la célula, desde la detección de agentes patógenos hasta la comunicación celular o la respuesta antiinflamatoria. Por tanto, existe un gran interés en el diseño de fármacos que copien la estructura de los carbohidratos, ya que serían fácilmente asimilados y reconocidos por una parte del sistema receptor biológico.

Nuevas enzimas que pasan de degradar a sintetizar carbohidratos

Ahora los equipos de Barcelona y Oxford han encontrado la forma de modificar una enzima (glicosidasa) que suele degradar los carbohidratos (cataliza la hidrólisis en enlaces glicosídicos) para que actúe a la inversa y sintetice los carbohidratos. "Es más, esta síntesis se ha alcanzado con una nueva reacción que aún no se había observado en la glicosidasa. Se trata de una variación de una reacción denominada front-face o SNi-like ”, dice Carme Rovira.“ La ventaja de esta reacción en la glicosidasa -continúa la investigadora- es que hace la síntesis de forma limpia, casi sin causar residuos de hidrólisis y utilizando sustratos económicamente viables (azúcar) "." Básicamente, utilizamos nuestra experiencia con enzimas que sintetizan carbohidratos para aplicar la reacción a un lado en otras enzimas con más posibilidades biotecnológicas ", concluyó la investigadora. Su equipo (sites.google.com/site/roviralab/) descubrió las bases moleculares de un lado mecanismo en enzimas en 2001.

En el estudio, la síntesis se ha realizado con una enzima específica, la beta-glucosidasa de Sulfolobus solfataricus, pero se puede aplicar a otras enzimas utilizando un método de ingeniería similar del centro activo.

Usando enzimas que degradan los azúcares (glucósido hidrolasas), sin problemas para su manipulación y que se pueden modificar convenientemente, como se ve en este estudio, representa, por lo tanto, una alternativa prometedora para obtener nuevos carbohidratos.