A síntese de açúcar ou carboidratos é importante para o desenvolvimento de testes diagnósticos, vacinas e novos medicamentos. Em um estudo colaborativo, pesquisadores sintetizaram carboidratos com enzimas por meio de uma reação pouco estudada até agora nessas biomoléculas e que cria poucos subprodutos.

O estudo, publicado no jornal Nature Chemical Biology , foi liderado pelo pesquisador Carme Rovira, Pesquisador do ICREA do IQTCUB, e Benjamin G. Davis, da Universidade de Oxford. O estudo também conta com a participação de Javier Iglesias-Fernández, pesquisador em formação na UB e primeiro autor do estudo em que o supercomputador Mare Nostrum (do Centro de Supercomputação de Barcelona, BSC-CNS) foi usado para criar simulações de dinâmica molecular em várias escalas.

A síntese de açúcar ou carboidratos em laboratório (síntese química convencional) costuma ser cara e exige muito trabalho; portanto, muitos esforços foram feitos nos últimos anos para fazê-lo com enzimas, que são catalisadores naturais. Contudo, as enzimas que sintetizam açúcar (chamadas glicosiltransferases) são difíceis de manipular. Este é um obstáculo para o desenvolvimento de drogas potenciais que poderiam ser usadas para tratar inúmeras doenças relacionadas a enzimas ativas por carboidratos, como diabetes ou certos tipos de câncer.

Hoje em dia, a ideia clássica de que os carboidratos são uma fonte de energia mudou. As pessoas sabem agora que os carboidratos desempenham um papel essencial em muitos processos moleculares na célula, desde a detecção de agentes patogênicos até a comunicação celular ou resposta antiinflamatória. Portanto, há um grande interesse no projeto de drogas que copiem a estrutura dos carboidratos, uma vez que seriam facilmente assimilados e reconhecidos por uma parte do sistema receptor biológico.

Novas enzimas que vão da degradação à síntese de carboidratos

Agora, as equipes de Barcelona e Oxford encontraram uma maneira de modificar uma enzima (glicosidase) que geralmente degrada carboidratos (catalisa a hidrólise em ligações glicosídicas) para que atue de forma reversa e sintetize carboidratos. "Além disso, essa síntese foi alcançada com uma nova reação que ainda não havia sido observada na glicosidase. Essa é uma variação de uma reação chamada frontal ou tipo SNi ", diz Carme Rovira." A vantagem dessa reação na glicosidase -continua o pesquisador- é que ela faz a síntese de forma limpa, sem quase causar resíduos de hidrólise e utilizando substratos economicamente viáveis ​​(açúcar) ”.“ Basicamente, usamos nossa experiência com enzimas que sintetizam carboidratos para aplicar a reação de um lado em outras enzimas com mais possibilidades biotecnológicas ", concluiu a pesquisadora. Sua equipe (sites.google.com/site/roviralab/) descobriu as bases moleculares de um lado mecanismo em enzimas em 2001.

No estudo, a síntese foi realizada com uma enzima específica, a Sulfolobus solfataricus beta-glicosidase, mas pode ser aplicado a outras enzimas usando um método de engenharia semelhante do centro ativo.

Usando enzimas que degradam açúcares (glicosídeo hidrolases), sem problemas para sua manipulação e que pode ser convenientemente alterado, como visto neste estudo, representa, portanto, uma alternativa promissora para a obtenção de novos carboidratos.