La diversificación química de proteínas es un concepto importante en el estudio de los procesos biológicos y las estructuras complejas de las propias proteínas. Investigadores de la Sociedad Max Planck han publicado sus fascinantes hallazgos sobre un aminoácido en Nature Chemistry .
La diversificación química de las proteínas implica el uso de reacciones rápidas y suaves que se dirigen selectivamente a un aminoácido específico y, por lo tanto, a un componente básico de las proteínas. La cisteína es un ejemplo destacado y actualmente se puede modificar de dos maneras. La primera forma requiere la síntesis de electrófilos para todas y cada una de las modificaciones deseadas, por ejemplo, una sonda de fluorescencia que permita seguir la molécula en mezclas biológicas muy complejas.
La segunda forma convierte a la propia cisteína en un eje químico, que luego puede diversificarse. Hasta ahora, esto se ha llevado a cabo mediante síntesis de varios pasos. Estos métodos tienen el inconveniente de que el eje no puede introducirse en presencia de reactivos externos necesarios para su diversificación. Esto suele ir acompañado de una elección limitada de reactivos para la funcionalización, ya que el eje debe persistir en la solución durante los procesos de purificación y, por lo tanto, tiene una reactividad intrínsecamente reducida.
Una nueva técnica desarrollada por el grupo de investigación de Tobias Ritter, director del Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, es intrigante porque permite la introducción de un intermedio altamente reactivo en un proceso de un solo recipiente basado en un solo electrófilo. Además, este método permite una amplia diversificación del nuevo intermedio incluso en presencia de reactivos externos.
En su estudio, el grupo de Ritter encontró una manera de utilizar sales de vinil tiantrenio para transformar la cisteína en un electrófilo de episulfonio altamente reactivo in situ. Ese enfoque permite conectar la cisteína con varios otros nucleófilos externos en un solo proceso sin necesidad de pasos adicionales. El método permite a los científicos vincular diferentes grupos funcionales biorelevantes a proteínas mediante un enlace de etileno corto y estable muy cerca de la superficie de la proteína. Por lo tanto, proporciona una forma nueva y atractiva de agregar etiquetas o funcionalidades que alteran el entorno químico de una proteína.
Cuando no se agregan nucleófilos externos, otros aminoácidos pueden reaccionar con el intermedio de episulfonio en una reacción intramolecular. Esa reactividad permite la ligación proteína-proteína y la macrociclación de péptidos lineales. Mientras que el primer enfoque permite estudiar complejos proteicos y su actividad biológica, a menudo alterada, el segundo enfoque hace que los péptidos sean más estables frente a la degradación biológica si se usan, por ejemplo, como fármaco.
Además, la síntesis de sales de vinil tiantrenio a partir de gas etileno permitió al grupo Ritter sintetizar reactivos con una composición diferente de isótopos. Esos compuestos marcados con isótopos poseen la misma reactividad que los derivados no marcados pero difieren ligeramente en su peso molecular. Por lo tanto, pueden utilizarse en investigaciones proteómicas de espectrometría de masas de última generación para extraer información cuantitativa de sistemas celulares completos. En general, el método que utiliza sales de vinil tiantrenio se presenta como una herramienta útil y ampliamente aplicable en el campo de la biología química.
Más información: Philipp Hartmann et al, Umpolung quimioselectivo de tioles a episulfonios para la bioconjugación de cisteína, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01388-7
Información de la revista: Química de la naturaleza
Proporcionado por la Sociedad Max Planck
