Um novo método sinérgico pode criar não

Nova química, nova enzimologia. Com um novo método que funde o melhor de dois mundos – as atividades únicas e complementares das enzimas e da fotoquímica de moléculas pequenas – os pesquisadores da UC Santa Bárbara abriram as portas para novas reações catalíticas. Seu método sinérgico permite novos produtos e pode agilizar processos existentes, em particular, a síntese de aminoácidos não canônicos, importantes para fins terapêuticos.

“Este método resolve o que, na minha opinião, é um dos problemas mais importantes em nosso campo: como desenvolver novas reações catalíticas em um sentido geral que sejam novas tanto para a biologia quanto para a química”, disse o professor de química Yang Yang, autor de um artigo. que aparece na revista Science. Além disso, o processo é estereosseletivo, o que significa que pode selecionar uma “forma” preferida do aminoácido resultante.

O método fotobiocatalítico sinérgico consiste em duas reações catalíticas concomitantes. A reação fotoquímica gera uma molécula intermediária de vida curta que atua com o intermediário reativo do processo enzimático, resultando no aminoácido.

O lado da biocatálise começa com uma enzima para ativar um substrato abundante de aminoácidos naturais e formar um intermediário enzimático. Enquanto isso, no lado sintético, um fotocatalisador de molécula pequena é feito para absorver a luz visível a fim de usar a energia para ativar outro substrato. Esta reação cria uma espécie radical de vida curta – uma molécula transitória e altamente reativa que é a ferramenta preferida do Laboratório Yang.

O que acontece com os radicais (também conhecidos como “radicais livres”) é que eles não apenas tendem a ter vida curta, mas também são difíceis de encurralar.

“O consenso geral é que se você formar um radical na solução ou fora do bolsão de proteína, muitas coisas poderiam acontecer antes que ele pudesse fazer algo produtivo, como sofrer reações colaterais ou ser destruído”, disse Yang. disse.

Mas o trunfo do laboratório é a molécula intermediária gerada pela reação enzimática, que pode capturar o radical livre.

“Portanto, agora o passo mais importante e interessante é que, uma vez formada esta espécie de radical livre transitória e de curta duração, ela pode viajar para o sítio ativo da enzima e reagir com a molécula intermediária covalente ativada e formada enzimaticamente”, disse Yang. “Essencialmente, projetamos um sistema onde o radical pode reagir eficientemente com o intermediário formado enzimaticamente e fazer uma química estereosseletiva.”

O trabalho de Yang Yang integra química orgânica, química organometálica, enzimologia, engenharia de proteínas, bioinformática e modelagem computacional, abordando problemas desafiadores no campo amplamente definido da química sintética e catálise.

É essa eficiência que o Laboratório Yang busca em sua tentativa de criar uma plataforma para a síntese estereosseletiva de aminoácidos não-canônicos (“não-canônico” significa simplesmente que esses blocos de construção de proteínas não são encontrados nos genes dos organismos). Por um lado, o processo é seletivo para diferentes “formas” ou arranjos de átomos relativos uns aos outros nas moléculas resultantes – um fator importante no mundo da estereoquímica (também conhecida como química 3D). Em segundo lugar, o método convencional de síntese de aminoácidos não canônicos é um processo complicado de múltiplas etapas.

“Nosso processo reduz a síntese não canônica de aminoácidos em três a cinco etapas. Para aminoácidos com múltiplos centros estereogênicos, não existem essencialmente meios químicos para preparar esses compostos com estereocontrole.” Yang disse. Para os fabricantes de terapias peptídicas, isso pode mudar o jogo. Yang recebeu consultas das indústrias farmacêutica e de biotecnologia sobre a potencial aplicação dessas tecnologias para a síntese de aminoácidos.

E não para por aí. Este método pode abrir novas portas na catálise bio e sintética, permitindo aos pesquisadores trabalhar com radicais complicados, acessar compostos e moléculas anteriormente inacessíveis e descobrir reações até então desconhecidas.