Entre tensiones abióticas, El estrés por sequía es una de las principales fuentes de pérdida de cultivos en todo el mundo. Una estrategia de protección es el desarrollo de productos químicos que ayudan a los cultivos a hacer frente a la deficiencia de agua. Usando una hormona vegetal natural como punto de partida, Los científicos identificaron varios análogos novedosos que son altamente efectivos contra el estrés por sequía. Como informan en el Revista europea de química orgánica , también obtuvieron nuevos conocimientos sobre la relación estructura-actividad de la hormona.

La hormona vegetal que utilizaron se llama ácido abscísico (ABA) y juega un papel clave en procesos fisiológicos como la maduración y la latencia de las semillas. Se ha comercializado para usos tales como mejorar el desarrollo del color en las uvas de mesa rojas. Además, es conocido por su capacidad para promover la adaptación de las plantas a las tensiones ambientales como la sequía o la salinidad.

ABA consta de dos partes estructurales distintas:un grupo de cabeza de ciclohexenona (anillo de carbono de 6 miembros con un enlace doble y un átomo de oxígeno) y una cadena lateral terpenoide (cadena de carbono que contiene dos enlaces dobles), ambos equipados con motivos estructurales específicos. Inspirado en las características estructurales de proyectos agroquímicos anteriores y de experimentos in vivo que muestran una eficacia prometedora contra el estrés por sequía, el equipo de Jens Frackenpohl en Bayer AG (Frankfurt, Alemania) llevó a cabo estudios de modelado molecular en busca de variaciones novedosas del grupo de cabezas que pudieran encajar bien en el bolsillo de unión de una proteína receptora ABA fisiológica. Los investigadores desarrollaron enfoques sintéticos flexibles basados ​​en reacciones de acoplamiento cruzado (acoplamiento Stille o Sonogashira). Estas reacciones son pasos clave para unir los dos bloques de construcción al conectar dos átomos de carbono. Su nueva ruta permitió a los investigadores de Bayer sintetizar varias series de análogos de ABA para sus pruebas biológicas y bioquímicas.

Como un logro importante, identificaron un grupo de cabeza novedoso que lleva un resto cianociclopropilo (un grupo ciano consta de átomos de carbono y nitrógeno unidos por un triple enlace, un grupo ciclopropilo es un anillo de carbono de tres miembros) que demostró ser un reemplazo adecuado de la unidad ciclohexenona de ABA. Conectaron este grupo de cabeza novedoso a diferentes cadenas laterales y llevaron a cabo estudios de unión in vitro con el receptor ABA. Además, los compuestos se rociaron sobre las hojas de las plantas de cultivo en condiciones de estrés por sequía. En total, el equipo identificó varios análogos altamente potentes de ABA con una eficacia in vivo mejorada contra el estrés por sequía en canola y trigo.

En un estudio posterior, Los científicos exploraron sistemáticamente una amplia variedad de modificaciones novedosas de la cadena lateral para obtener nuevos conocimientos sobre las relaciones estructura-actividad de la hormona. Los resultados de las mediciones in vitro y los análisis de la estructura cristalina confirmaron una cavidad de tamaño limitado en el receptor ABA, que acepta solo pequeños sustituyentes. Basado en estos resultados, identificaron varios nuevos análogos adicionales de ABA con una eficacia in vivo mejorada contra el estrés por sequía en canola y trigo. También observaron efectos prometedores en el maíz y la cebada.