Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz en Alemania han descubierto que las nanopartículas de trióxido de molibdeno oxidan el sulfito a sulfato en las células del hígado en analogía con la enzima sulfito oxidasa. Las nanopartículas de trióxido de molibdeno funcionalizadas pueden atravesar la membrana celular y acumularse en las mitocondrias, donde pueden recuperar la actividad de la sulfito oxidasa.

La sulfito oxidasa es una enzima que contiene molibdeno ubicada en las mitocondrias de las células del hígado y el riñón. que cataliza la oxidación de sulfito a sulfato durante el metabolismo de proteínas y lípidos y por lo tanto juega un papel importante en los procesos de desintoxicación celular. La falta de sulfito oxidasa funcional es una enfermedad genética rara pero fatal que causa trastornos neurológicos. retraso mental, deformidades físicas y degradación del cerebro, que finalmente conduce a una muerte prematura. Se han probado con éxito moderado varios tratamientos dietéticos o farmacológicos para la deficiencia de sulfito oxidasa.

Fue el hecho de que el óxido de molibdeno esté incorporado en el sitio activo de las enzimas lo que proporcionó la inspiración para el enfoque adoptado ahora por el equipo de científicos que trabaja bajo la dirección del profesor Wolfgang Tremel del Instituto de Química Inorgánica y Química Analítica de JGU, así como el Dr. Dennis Strand y la profesora Susanne Strand del Departamento de Medicina Interna del Centro Médico de la Universidad de Mainz. Los investigadores esperan que este estudio pueda sentar las bases para una aplicación terapéutica de nanopartículas de trióxido de molibdeno y, por lo tanto, nuevas posibilidades para tratar la deficiencia de sulfito oxidasa.

Los niveles reducidos de sulfito oxidasa pueden causar problemas de salud incluso para personas por lo demás sanas. Además, los sulfitos se utilizan como conservantes en los alimentos, p.ej., en vino tinto, jugo de uva, o encurtidos en un frasco. Las personas que tienen niveles bajos de sulfito oxidasa reaccionan con síntomas como fatiga, asma, caída de azúcar en sangre, o dolor de cabeza.

Con su estudio, los científicos de Mainz entran en un territorio científicamente desconocido, porque hasta ahora solo hay unos pocos estudios de nanopartículas enzimáticamente activas. "Es realmente asombroso, que las nanopartículas inorgánicas simples pueden imitar una actividad enzimática, "dijo Ruben Ragg, primer autor de este estudio. En un trabajo anterior, el profesor Wolfgang Tremel y su equipo habían demostrado que los nanocables de óxido de vanadio contienen una actividad antiincrustante inducida enzimáticamente que evita eficazmente que los barcos sean infestados por microorganismos marinos. "Es un objetivo de larga data de la química sintetizar enzimas artificiales que imitan los principios esenciales y generales de las enzimas naturales, ", agregó Tremel. Existe una creciente evidencia de que las nanopartículas pueden actuar como imitadores de enzimas. Se informó que algunos nanomateriales exhiben actividades similares a las de las enzimas, pero el sello distintivo de la química enzimática sería catalizar transformaciones en las células en presencia de otras reacciones competitivas. Esto es difícil de lograr, ya que requiere compatibilidad con otras reacciones celulares que operan en condiciones y velocidades similares. Por lo tanto, Las enzimas artificiales no solo son útiles para comprender el mecanismo de reacción de las enzimas nativas, sino también para futuras aplicaciones como agentes terapéuticos.

Al mismo tiempo, el uso de nanopartículas de molibdeno tendría varios beneficios. "Las partículas de óxido de molibdeno son considerablemente más baratas y también más estables que las enzimas producidas genéticamente, "agregó el Dr. Filipe Natalio, socio colaborador de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg. Natalio está diseñando nuevos materiales que pueden imitar estructuras complejas que se encuentran en la naturaleza al reunir una amplia gama de conocimientos, desde las ciencias de los materiales hasta la biología y la química. Los próximos pasos del proyecto serán probar si la actividad enzimática de las nanopartículas se puede retener en organismos vivos.

Los equipos de investigación fueron apoyados por una subvención interdisciplinaria del Centro JGU de Ciencias Naturales y Medicina (NMFZ) y el Centro de Graduados Max Planck (MPGC).