Nova química, nova enzimologia. Com um novo método que combina o melhor de dois mundos - as atividades únicas e complementares de enzimas e fotoquímica de pequenas moléculas - pesquisadores da UC Santa Barbara abriram as portas para novas reações catalíticas. Seu método sinérgico permite novos produtos e pode agilizar os 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 são 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 co-ocorrentes. A reação fotoquímica gera uma molécula intermediária de vida curta que trabalha com o intermediário reativo do processo enzimático, resultando no aminoácido.

O lado da biocatálise começa com uma enzima para ativar um abundante substrato natural de aminoácidos e formar um intermediário enzimático. Enquanto isso, no lado sintético, uma pequena molécula fotocatalisadora é feita para absorver a luz visível para usar a energia para ativar outro substrato. Essa reação cria uma espécie radical de vida curta - uma molécula transitória e altamente reativa que é a ferramenta preferida do Yang Lab.

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 bolso da proteína, muitas coisas podem acontecer com ele antes que ele possa fazer algo produtivo, como sofrer reações colaterais ou ser destruído", disse Yang. disse.

Mas o ás na manga 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 que formamos essa espécie de radical livre transiente e de vida curta, ela pode viajar para o local ativo da enzima e reagir com a molécula intermediária covalente ativada enzimaticamente formada", disse Yang. Nós essencialmente projetamos um sistema onde o radical pode reagir eficientemente com o intermediário formado enzimaticamente e fazer química estereosseletiva”.

É essa eficiência que o Yang Lab busca em sua tentativa de criar uma plataforma para a síntese de aminoácidos não canônicos estereosseletivos ("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 em relação uns aos outros dentro das moléculas resultantes - um fator importante no mundo da estereoquímica (também conhecida como química 3D). Em segundo lugar, o método convencional de sintetizar aminoácidos não canônicos é um processo complicado de várias etapas.

"Nosso processo abrevia a síntese de aminoácidos não canônicos em três a cinco etapas. Para aminoácidos com múltiplos centros estereogênicos, não existem meios químicos para preparar esses compostos com estereocontrole". Yang disse. Para os fabricantes de terapias peptídicas, isso pode ser um divisor de águas. Yang recebeu consultas das indústrias farmacêutica e biotecnológica sobre a possível aplicação dessas tecnologias para a síntese de aminoácidos.

E não para por aí. Esse método pode abrir novas portas na catálise bio e sintética, permitindo que os pesquisadores trabalhem com radicais complicados, acessem compostos e moléculas anteriormente inacessíveis e descubram reações anteriormente desconhecidas.