Muchos procesos industriales y agrícolas utilizan productos químicos que pueden ser dañinos para los trabajadores y los ecosistemas donde se acumulan. Investigadores de Tailandia han desarrollado un método bioinspirado para detectar y desintoxicar estos químicos en un solo paso. Como informan en la revista Angewandte Chemie , una combinación de dos reacciones enzimáticas naturales convierte los cloro y nitrofenoles nocivos en la sustancia que causa el brillo característico de las luciérnagas:la luciferina.

Las moléculas de benceno oxigenado o fenol son parte de la estructura química de muchas sustancias orgánicas, de lignina y alquitrán, a los productos farmacéuticos, tintes y herbicidas. Los compuestos derivados del fenol se agregan a los plásticos como plastificantes. Aunque muchos de estos productos químicos no son dañinos como tales, pesticidas, herbicidas, o los retardadores de llama pueden degradarse a nitrofenoles y fenoles halogenados cancerosos y estables que se acumulan en el lugar de trabajo o en el campo.

Los compuestos fenólicos suelen detectarse con técnicas como la espectrometría de masas. Bioquímico Pimchai Chaiyen en el Instituto de Ciencia y Tecnología Vidyasirimedhi, Tailandia y colegas, ahora han desarrollado un enfoque más práctico. Combinaron un método de biodetoxificación establecido con esquemas de conversión química y bioquímica para detectar y eliminar contaminantes en un solo paso. El producto clave se ve ampliamente en las noches de verano en jardines y en el campo:luciferina, el compuesto bioluminiscente producido por las luciérnagas.

La naturaleza ha desarrollado varios mecanismos para degradar y desintoxicar los productos químicos. Las bacterias usan enzimas especializadas para deshalogenar fenoles y convertirlos en compuestos oxidados llamados benzoquinonas. que puede ser metabolizado por organismos. Por tanto, las enzimas llamadas deshalogenasas o monooxigenasas se han utilizado en la industria para la desintoxicación biológica.

Chaiyen y sus colegas fueron más allá de la desintoxicación pura y combinaron el proceso enzimático con un método para convertir el producto de benzoquinona en luciferina. "La cascada quimioenzimática desarrollada ofrece un valor adicional:proporciona tecnología de biodetección para nitrofenoles y fenoles halogenados, ", afirman. La cascada quimioenzimática implica la conversión del producto desde el primer paso de conversión enzimática, benzoquinona, en luciferina en un segundo paso, pero dentro del mismo recipiente de reacción.

Para lograr la conversión de benzoquinona en luciferina, los autores agregaron el compuesto natural cisteína a la mezcla de reacción. Luego incluyeron un tercer paso en la secuencia de reacción y detectaron el producto de luciferina a través de la reacción brillante causada por una enzima llamada luciferasa. que también está presente en las luciérnagas. Los autores también demostraron que su esquema de desintoxicación-producción y detección de luciferina era robusto y capaz de conversión cuantitativa de fenoles peligrosos en luciferina.

La desintoxicación simultánea y la producción de luciferina pueden ofrecer beneficios adicionales. La luciferina es un compuesto muy valorado en biomedicina. Los autores señalan que su enfoque es una estrategia notablemente sencilla y útil para el análisis y la desintoxicación del lugar de trabajo en un solo paso. y se puede utilizar para sintetizar luciferina a partir de productos químicos de desecho.