Esta figura muestra la diferencia entre la forma anterior y única conocida de biosíntesis de triterpenos, en comparación con la nueva vía que descubrieron los investigadores. Crédito:Ikuro Abe, 2022
Un esfuerzo de colaboración ha revelado un nuevo tipo de triterpeno, un grupo de compuestos orgánicos que son una fuente importante de muchos medicamentos. Hasta ahora, se creía que todos los triterpenos se derivaban del escualeno, en sí mismo un tipo de triterpeno. Sin embargo, por primera vez, los investigadores presenciaron la biosíntesis de triterpenos en hongos sin el uso de escualeno. Este importante descubrimiento abre todo un nuevo mundo de posibilidades para la ciencia farmacéutica.
Los triterpenos son compuestos orgánicos que se encuentran abundantemente en animales, plantas, microorganismos e incluso en nosotros. Se han encontrado unos 20.000 triterpenos diferentes y son muy utilizados en cosmética, complementos alimenticios y, lo más importante, en medicina, gracias a sus valiosas propiedades antiinflamatorias, anticancerígenas, antidiabéticas y otras. Hasta ahora, se pensaba que todos los triterpenos conocidos se generaban a partir de un precursor o fuente común, el escualeno.
Sin embargo, como se revela en Nature , un esfuerzo de colaboración entre la Universidad de Tokio y KEK en Japón, la Universidad de Wuhan en China y la Universidad de Bonn en Alemania, ha encontrado un nuevo tipo de triterpenos que no requiere escualeno.
"Nadie podría haber imaginado que esto sucediera en la naturaleza. Este es el descubrimiento de una nueva máquina biosintética", explicó el profesor Ikuro Abe de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Tokio.
A menudo, se necesitan múltiples reacciones enzimáticas para crear compuestos moleculares complejos, como cuando nuestros cuerpos usan escualeno para crear hormonas y ácidos biliares. Sin embargo, en una sola reacción enzimática, una molécula simple llamada unidad de isopreno C5, o bloque de construcción, fue el iniciador para construir una estructura molecular de triterpeno muy compleja.
El descubrimiento ocurrió casi por accidente por parte del equipo de la Universidad de Wuhan, que trabajaba en la minería del genoma para encontrar nuevos productos naturales. No buscaban necesariamente triterpenos, pero encontraron nuevos genes ampliamente distribuidos en los hongos. "No conocían la función de los genes", dijo Abe. "Así que hicieron una caracterización de estos nuevos genes, y uno de ellos resultó ser la síntesis de triterpenos".
Fue entonces cuando le pidieron a los otros equipos que se involucraran. Según Abe, el equipo de la Universidad de Bonn es bueno en química, por lo que trabajaron para dilucidar el mecanismo de reacción enzimático detallado, y los investigadores de la Universidad de Tokio y KEK aplicaron su experiencia en análisis estructural. Dijo que una vez que entiendes la estructura, puedes modificarla. "Cambie algo aquí o allá y vea qué sucede. Podemos entender la relación estructura-función. Es como un rompecabezas", explicó.
"La química en la naturaleza es más eficiente que la síntesis química que usamos en la industria. Por eso estamos interesados en los procesos biosintéticos que se realizan en la naturaleza", dijo Abe. "El método de la naturaleza es un proceso mejor, más económico y más limpio. Estamos tratando de comprender mejor cómo se llevan a cabo los procesos en la naturaleza para que podamos recrearlos o rediseñarlos en el laboratorio, para obtener compuestos cada vez más importantes y útiles".
Este nuevo descubrimiento es solo el comienzo. "Ahora que hemos resuelto la estructura de la proteína, ya estamos manipulando la maquinaria biosintética para tratar de producir moléculas más útiles, por ejemplo, para el desarrollo de fármacos", dijo Abe. Uso de 'origami químico' para generar productos químicos personalizables de alto valor a partir de plantas