Científicos de la Universidad de Bath del Reino Unido exploran las racemasas, un tipo importante de enzima que está relacionada con ciertos cánceres y otras enfermedades potencialmente mortales y que al mismo tiempo es fundamental para la función celular, en un artículo publicado en la prestigiosa revista. Reseñas de la Sociedad Química . Los científicos también proponen nuevas estrategias para encontrar fármacos que neutralicen estas enzimas.

Muchas racemasas y epimerasas desempeñan funciones vitales en las células humanas y animales, y en organismos que causan enfermedades. Facilitan la función nerviosa adecuada, la degradación de sustancias tóxicas, la formación de paredes celulares bacterianas y la conversión de ciertos fármacos en su forma activa (la conversión más conocida se observa con ibuprofeno, que se toma como una mezcla de isómeros y se convierte en el hígado en el isómero S activo). Pero mientras que los niveles normales de función racemasa y epimerasa son generalmente beneficiosos, niveles elevados pueden ser perjudiciales. Debido a esto, Existe un interés considerable en desarrollar fármacos que afecten a estas enzimas.

Se han obtenido resultados prometedores en experimentos de laboratorio en los que las racemasas (y las epimerasas relacionadas) se han dirigido con moléculas de fármacos experimentales. Estas moléculas reducen la actividad funcional de las racemasas y tienen el potencial de convertirse en nuevos tratamientos para una amplia gama de enfermedades. incluida la próstata, cánceres de mama y cerebro; Enfermedad de Alzheimer y otras demencias; infecciones bacterianas y virales; La enfermedad de Chagas, y las complicaciones de la diabetes.

Los éxitos notables en el desarrollo de moléculas que combaten la racemasa incluyen la identificación de D-cicloserina (un producto natural descubierto en 1954), que se utiliza en el tratamiento de la tuberculosis, una importante amenaza para la salud mundial.

Hasta ahora, No ha habido una revisión general de cómo se pueden usar los medicamentos para detener el funcionamiento de estas potentes enzimas. El nuevo artículo de Bath explora todas las estrategias conocidas que se utilizan para diseñar o descubrir dichos medicamentos, incluidos los métodos adoptados para medir la función de la racemasa y, por extensión, la eficacia de los fármacos. El documento también analiza los avances recientes en el desarrollo de fármacos dirigidos a enzimas específicas, incluida la alfa-metilacil-CoA racemasa, una enzima que está relacionada con el cáncer de próstata, y cuál es el foco de la propia investigación del equipo.

Además, los investigadores de Bath se propusieron desarrollar un modelo coherente de cómo las racemasas y epimerasas realizan sus funciones. Su esperanza es utilizar este modelo para diseñar y desarrollar fármacos más eficaces.

Lo que hace que las racemasas y las epimerasas sean especiales es su capacidad para cambiar la quiralidad de las moléculas, es decir, la forma en que se retuercen los grupos de las moléculas. Muchas moléculas biológicas exhiben quiralidad, y la dirección de los giros de una molécula determinada determina cómo funciona:las moléculas de imagen especular con la misma estructura exacta pueden comportarse de manera muy diferente en los sistemas biológicos. Este fenómeno de imagen especular se conoce como isomería estereoquímica, y las moléculas de imagen especular son los isómeros.

En sistemas biológicos, predomina uno de los dos isómeros estereoquímicos, pero hay muchos ejemplos en los que el isómero menos abundante juega un papel específico, papel crítico en la célula. Por ejemplo, el aminoácido L-serina es abundante en las proteínas y las membranas de todas las células, mientras que su isómero D-serina tiene un papel especializado en la neurotransmisión en humanos y otros animales superiores. Las racemasas y las epimerasas catalizan la formación del menos abundante de los dos isómeros a partir del más abundante, y por lo tanto cambiar la forma en que la molécula se retuerce. Realizan sus reacciones utilizando varias estrategias químicas diferentes, pero, con mucho, el más común es la eliminación de un protón de un átomo de carbón activado seguido de la entrega de un protón desde el lado opuesto para apagar el intermedio resultante.

Además del papel que desempeñan en la salud humana, Las racemasas y epimerasas tienen importantes aplicaciones biotecnológicas en rutas verdes y sostenibles para sustancias químicas de alto valor económico. Estas enzimas se pueden utilizar para producir isómeros estereoquímicos de aminoácidos y otras moléculas de difícil acceso que son importantes en los alimentos. productos cosméticos, Industrias farmacéutica y química fina.

Durante muchos años, el equipo de Bath ha trabajado en la α-metilacil-CoA racemasa (AMACR), una enzima que está sobreactivada en el cáncer de próstata y otros cánceres. Investigaciones sobre esta enzima, y en encontrar compuestos que impidan su funcionamiento, ha sido financiado por varias organizaciones, incluido el cáncer de próstata del Reino Unido.

Dr. Matthew Lloyd, autor principal del artículo, dijo:"Las racemasas y las epimerasas se han considerado tradicionalmente como enzimas de nicho, sin embargo, su posición fundamental dentro de los procesos biológicos significa que son excelentes dianas de fármacos y pueden explotarse en la fabricación de importantes productos químicos que tienen un gran valor económico porque se utilizan en los alimentos. cosmético, industrias farmacéuticas y otras.

"Nuestro análisis sistemático de las enzimas racemasa, las reacciones que catalizan y las formas en que pueden evitarse que funcionen revelan varios temas comunes y sugieren varias nuevas vías de investigación. Gracias a nuestra revisión detallada, ahora tenemos una comprensión teórica mucho mejor de cómo funcionan estas enzimas, y este conocimiento es esencial para que estas enzimas sean dirigidas eficazmente por los nuevos fármacos que se están desarrollando ".

Añadió:"También está claro que existen varias estrategias potenciales para desarrollar nuevos medicamentos, como el diseño de fármacos basado en fragmentos y la detección virtual, que están maduros para la explotación. Esperamos que este artículo estimule nuevas investigaciones sobre estas enzimas subestimadas ".

Simon Grieveson, jefe de investigación en Prostate Cancer UK, dijo:"El cáncer de próstata es el cáncer más común en los hombres, y necesitamos desesperadamente mejores tratamientos. Es por eso que estamos comprometidos a financiar investigaciones como esta, que exploran nuevas y prometedoras formas de abordar la enfermedad.

"A través de su trabajo de laboratorio detallado, El Dr. Lloyd y su equipo han encontrado con éxito formas de atacar y suprimir una proteína clave involucrada en el crecimiento del cáncer de próstata. Esperamos ver cómo avanza esta investigación en los próximos años y su papel en el desarrollo de nuevos tratamientos para hombres ".