Rastrear la actividad molecular de productos naturales y diseñar versiones nuevas
Los químicos a veces se refieren a compuestos y sustancias producidas por organismos vivos como productos naturales (PN). Si se comprende cómo se producen orgánicamente estos PN es posible manipularlos y modificarlos por medios biosintéticos. Estos procesos son fundamentales para el progreso de la medicina, ya que son cruciales para el desarrollo farmacéutico. C-XAQ se propuso aportar a este campo y trató el uso de halógenos como etiqueta dentro de estas moléculas. Sus investigadores mostraron que se puede introducir un halógeno mediante la manipulación del ensamblaje natural de estas moléculas. Una vez introducido, el halógeno actúa como un control reactivo modificable. Gracias a procedimientos químicos de acoplamiento cruzado nuevos, moderados acuosos y selectivos, se diversificaron selectivamente las moléculas orgánicas y se logró un acceso rápido a una serie diversa de PN nuevos en la naturaleza. El diseño de las condiciones óptimas para la modificación El triptófano es un aminoácido fundamental para la biosíntesis de proteínas en los organismos y resulta necesario para la vida. También está presente en muchas PN de relevancia médica y por tanto se había pensado que la manipulación de sus procesos de plegamiento, fluorescencia y bioactividad podría proporcionar conocimientos médicos importantes. Sin embargo, a pesar de existir estudios exhaustivos de otros aminoácidos aromáticos, no se había realizado una labor semejante sobre el triptófano hasta el trabajo del grupo de la Dra. Goss y posteriormente el del proyecto C-XAQ. El equipo del proyecto C-XAQ desarrolló procesos químicos que permiten sustituir una C-X (etiqueta de carbono halógeno) con una serie variada de químicas alternativas. Esto se ha llevado a cabo con X-triptófano y con un antibiótico halogenado «nuevo para la naturaleza» diseñado a partir de bacterias. Tal y como explica la coordinadora del proyecto, la Dra. Rebecca Goss: «Este tipo de control nos permite interceptar, etiquetar y modificar moléculas bioactivas tan pronto como se producen en las células, y podría dar lugar al seguimiento compuesto y, en última instancia, la modulación de las propiedades biológicas». Además, para comprender mejor el potencial del antibiótico, la investigadora respaldada por una Beca Marie Curie, la Dra. Cristina Pubill-Ulldemolins, junto con los miembros del equipo del CEI de la Dra. Goss, investigaron la influencia del agua y el aire en el ciclo catalítico y evaluaron su efecto en los medios de crecimiento de la bacteria. El equipo también estudió el efecto de toxicidad de los catalizadores y reactivos en las células bacterianas modificadas, lo que implicó la capacidad de optimizar las condiciones catalíticas. Así se desarrollaron medios de crecimiento bacteriano nuevos que fomentan la producción de antibióticos sin perjuicio para la catálisis. Según el Dra. Goss, esta fue la parte más complicada del proyecto. Tal y como recuerda: «Fue necesario desarrollar condiciones de medios compatibles con las células vivas, y la química correspondiente. Descubrimos la metodología óptima para el crecimiento de los microorganismos, la producción de productos naturales halogenados sin menoscabar la eficacia de la química de acoplamiento cruzado de Suzuki Miyaura». El equipo descubrió que los ingredientes comúnmente utilizados en medios de crecimiento bacteriano como la glucosa, los aminoácidos e incluso el glicerol, perjudicaron el resultado de la química de acoplamiento cruzado. Su innovación implicó reemplazar los componentes convencionales con alternativas que podrían respaldar el crecimiento de organismos sin perjuicio para la actividad catalítica, por ejemplo mediante el uso de sales de nitrato como fuente de nitrógeno. En beneficio de la I+D de fármacos terapéuticos Los procedimientos químicos perfeccionados en C-XAQ permitieron modificar PN sensibles. Esta capacidad en un organismo vivo garantiza la velocidad de producción de moléculas (flujo metabólico) a través del sistema, y permite basarse en una generación continua de Producto Natural que puede modificarse con cualquier agregado terapéutico. El equipo al cargo continúa estudiando esta metodología para localizar moléculas bioactivas en sistemas vivos. Sin embargo, tras desarrollar sustancias químicas para la modulación de halotriptófanos, han pasado a ampliar su investigación para mejorar la bioactividad y la biodisponibilidad de productos naturales con potencial farmacéutico. El equipo también trata de modificar la forma real de péptidos relevantes para la práctica médica con el fin de optimizar su potencial de bioactividad en terapias nuevas.
Palabras clave
C-XAQ, biosintético, química, análogo, moléculas, productos naturales, compuestos halogenados, bioactivo, acoplamiento cruzado
