Aprovechando las formas de la naturaleza de agregar grupos sulfato por enzimas, Los científicos del Centro de Biosostenibilidad de la Fundación Novo Nordisk de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) han demostrado por primera vez cómo producir una amplia gama de compuestos fenólicos sulfatados en huéspedes microbianos:fábricas de células. Esta investigación pionera, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , permite la producción a gran escala de compuestos fenólicos sulfatados por fermentación.

"Las perspectivas son de gran alcance, ya que la sulfatación se puede utilizar para una amplia gama de productos, como agentes antiincrustantes y farmacéuticos. Este trabajo podría significar medicamentos mejores y más baratos en el futuro, así como bioquímicos y polímeros con nuevas propiedades". "dice el autor correspondiente, el profesor Alex Toftgaard Nielsen del Centro de Biosostenibilidad de la Fundación Novo Nordisk. También es CSO en Cysbio, una empresa que trabaja para comercializar productos de, entre otras cosas, Moléculas sulfatadas.

Los compuestos fenólicos son moléculas aromáticas con usos en áreas como la medicina, nutracéuticos y otros antioxidantes, y en las industrias cosmética y de polímeros. Agregar residuos de sulfato a compuestos fenólicos puede aumentar la acidez y solubilidad de una molécula, así como disminuir su toxicidad.

Como prueba de concepto para el proceso de sulfatación en fábricas de células, los investigadores querían producir ácido zostérico. Este ácido se encuentra en la hierba marina de las plantas marinas y es un poderoso agente antiincrustante. Utilizado en pintura de barcos, potencialmente podría inhibir el crecimiento de algas en el casco. Es más, tiene aplicaciones en desinfectantes, donde puede prevenir la adhesión de bacterias a las superficies (biopelículas), p. ej. en hospitales.

Hoy dia, El ácido zostérico se puede extraer del material vegetal, pero los títulos son bajos, y el costo es alto. El ácido zostérico también se puede sintetizar químicamente, pero esto requiere condiciones químicas severas y genera una gran cantidad de desechos químicos. Por lo tanto, es preferible un proceso biológico.

Los investigadores tuvieron que rediseñar y recablear varios genes dentro de la fábrica de células para optimizar el proceso de sulfatación. Esto se hizo mejorando la absorción de sulfato y optimizando la disponibilidad de la enzima donante de sulfato en la célula.

El resultado fue la producción de hasta cinco gramos por litro de ácido zostérico en la denominada fermentación por lotes alimentados. Este rendimiento es impresionante, Dado que la naturaleza normalmente solo produce ácido zostérico en cantidades muy bajas, y porque la síntesis química es extremadamente difícil y cara.

Biológicamente El ácido zostérico es creado por una enzima (sulfotransferasa) que transfiere un grupo lateral de sulfato a una molécula de bloque de construcción específica. Por lo tanto, los investigadores aislaron sulfotransferasas de humanos, moscas de la fruta, eelgrass, ratas pollos conejos perros, gusanos pez cebra y cerdos para encontrar el más eficiente. En realidad, la enzima ganadora se aisló del hígado de rata y funcionó magníficamente en el hospedador de producción microbiana.

Usando este método, los investigadores también encontraron sulfotransferasas que podrían sulfatar el poderoso antioxidante resveratrol que se encuentra en el vino tinto. Hoy dia, debido a su muy bajo contenido en uva, tediosos procesos de purificación y la necesidad de productos químicos agresivos, la extracción de resveratrol de las plantas es difícil, consume mucho tiempo y es insostenible.

En uvas, el resveratrol se encuentra en una forma inactiva no sulfatada. Entrando en el cuerpo humano, el resveratrol es sulfatado por el hígado para activarse, lo que le da a la molécula sus propiedades antioxidantes. Por lo tanto, ser capaz de producir grandes cantidades de resveratrol sulfatado en fábricas de células abre la puerta a la producción de un antioxidante más activo y biodisponible, un proceso que también puede usarse para modificar las propiedades de los productos farmacéuticos.

Es más, los investigadores demostraron que algunas de las sulfotransferasas también podían sulfatar el ácido vainílico. Esta, también, es un producto que puede fabricarse en una fábrica de células microbianas y tiene potencial de mercado.

"Desde una perspectiva científica, poder producir compuestos fenólicos sulfatados en fábricas de células microbianas es fantástico, pero también podría tener impactos sociales, ya que estas moléculas tienen aplicaciones tanto como bioquímicos, como nutracéuticos e incluso como fármacos, "dice el primer autor del estudio, Christian Bille Jendresen, Director de I + D de Sulfation Technologies en la empresa de nueva creación Cysbio, que se ha derivado del Centro de Biosostenibilidad de la Fundación Novo Nordisk, DTU.

"Podemos crear una amplia gama de productos químicos interesantes que encontrarán diferentes formas de ingresar al mercado, " él dice.

Este trabajo pionero ha permitido, por tanto, la producción de una nueva clase de bioquímicos sulfatados que probablemente encontrará muchas aplicaciones biotecnológicas.