Uma descoberta inovadora por químicos da Universidade do Texas em San Antonio (UTSA) terá um impacto significativo sobre como as empresas farmacêuticas desenvolvem novos tratamentos medicamentosos. A descoberta envolve o flúor, que forma a segunda ligação de carbono mais forte (C-F) conhecida pela ciência, após a ligação carbono-silício (C-Si).

O flúor é um dos elementos mais fundamentais da vida. Em sua forma de flúor, é um mineral com propriedades antiácido usado em pasta de dente e água potável para prevenir cáries dentárias. Tão pequeno, elemento não tóxico também é amplamente utilizado por químicos medicinais no tratamento do câncer, antibióticos, antidepressivos, esteróides e outras drogas. O flúor é prevalente em medicamentos modernos porque estabiliza os medicamentos e melhora sua atividade biológica.

Por muitos anos, pesquisadores do Laboratório de Pesquisa de Metaloproteínas da UTSA, liderado por Aimin Liu, um distinto professor de Lutcher Brown, têm estudado a regulação de tióis, compostos que afetam uma variedade de funções biológicas em mamíferos, como níveis de estresse redox, equilíbrio energético, sinalização celular, saúde do coração, e condições autoimunes e neurológicas. Quando os níveis de tiol estão estáveis, os indivíduos são geralmente saudáveis. Quando eles aumentam muito e por muito tempo, condições como artrite reumatóide, câncer de mama, As doenças de Alzheimer e Parkinson podem se desenvolver.

A cisteína dioxigenase (CDO) e a cisteamina dioxigenase (ADO) regulam os níveis de tiol no corpo. Quando os níveis de tiol estão elevados, CDO e ADO desenvolvem amplificadores catalíticos para remover rapidamente o tiol do corpo. Os cientistas ainda não sabem exatamente como as enzimas fazem os amplificadores. Os pesquisadores da UTSA estavam estudando isso quando fizeram sua descoberta significativa.

Os cientistas realizaram uma técnica no CDO chamada expansão do código genético. A técnica de ponta foi trazida para a UTSA pelo pós-doutorado Jiasong Li, e foi inicialmente inventado pelo laboratório Peter G. Schultz no The Scripps Research Institute.

Os pesquisadores criaram uma nova forma de CDO com duas ligações muito fortes de carbono-flúor. Isso deveria ter tornado mais difícil para a enzima quebrar essas ligações carbono-flúor e produzir seu amplificador catalítico. O que eles observaram, Contudo, os surpreendeu. Eles descobriram que o CDO modificado ainda era capaz de quebrar suas ligações carbono-flúor para gerar sua montagem catalítica completa.

Esta é a primeira vez que os cientistas demonstram a clivagem (quebra) de uma ligação carbono-flúor por meio da oxidação de proteínas. Isso significa que pode ser possível que os corpos humanos sejam capazes de quebrar esses laços nas drogas que são consumidas.

Os pesquisadores da UTSA também descobriram pistas sobre como os tióis geram seus amplificadores catalíticos depois que as proteínas são construídas. Sua descoberta é descrita em Nature Chemical Biology .

"Esta é uma descoberta importante. Mais de 20 por cento dos medicamentos contêm flúor, "disse Michael Doyle, a Rita e John Feik Distinguished University Chair em Química Medicinal na UTSA. "Por causa de sua força, as ligações flúor-carbono resistem ao metabolismo normal do medicamento e podem estender a vida útil do medicamento no corpo. O flúor nas moléculas de drogas também pode aumentar sua capacidade de cruzar as barreiras da membrana e entrar nas células. O fato de o carbono-flúor ser fortemente resistente à clivagem é uma crença de longa data na química medicinal. A descoberta do professor Liu muda isso. "

Para expandir sua descoberta, o laboratório Liu, incluindo um estudante de graduação UTSA do terceiro ano, estudantes de graduação, bolsistas de pós-doutorado e dois químicos da equipe - Wendell Griffith e Daniel Wherritt - utilizaram uma abordagem semelhante para determinar a montagem catalítica do ADO, uma enzima irmã para CDO. Além de identificar com sucesso o amplificador catalítico no ADO, eles descobriram um motivo estrutural único que impedia sua detecção por meio de técnicas de laboratório de rotina. Essas descobertas são relatadas em outro artigo publicado recentemente em Angewandte Chemie , uma revista química de renome internacional.

"O laboratório do Dr. Liu oferece excelentes oportunidades para os alunos se envolverem em projetos de pesquisa muito interessantes e impactantes, "disse Waldemar Gorski, professor e catedrático do Departamento de Química da UTSA.

Embora o flúor seja amplamente utilizado por químicos medicinais em tratamentos com medicamentos, Liu diz que a descoberta de sua equipe deve lembrar às empresas farmacêuticas que a química do flúor é muito complexa. Embora valioso, ele recomenda que procedam com cautela, porque ainda há muito o que aprender.

"Vemos uma corrida das empresas farmacêuticas para obter medicamentos por meio do desenvolvimento, em ensaios clínicos e no mercado, "disse Liu." Esta pesquisa nos lembra que precisamos ser minuciosos e cuidadosos. A química do flúor é muito complexa. "

"Esta pesquisa é de vital importância, "disse Howard Grimes, Reitor interino da Faculdade de Ciências da UTSA. "Compreender a ligação C-F é fundamental para nossa compreensão do projeto de medicamentos e melhorar a vida dos pacientes."