Hoje, o açúcar tem uma reputação de vilã. E embora muitas das coisas doces devam ser evitadas, todas as coisas vivas precisam de açúcar para sobreviver. “O universo biológico é revestido de açúcares, "disseram Samuel M. Levi e Qiuhan Li, alunos de pós-graduação no Departamento de Química e Biologia Química da Universidade de Harvard. "Células, bactérias, vírus e outros organismos usam açúcares como meio de comunicação, reconhecimento, e até mesmo defesa. "A natureza literalmente funciona com açúcares.

Ainda, como nutricionistas zelosos demais, químicos sintéticos geralmente evitam açúcares. Natureza, um químico especialista, pode transferir os doces de uma molécula para outra com delicadeza invejável. Mas no laboratório, os cientistas lutam para anexar apenas uma molécula de açúcar a outra unidade química, um processo conhecido como glicosilação. Os pesquisadores contam com esse método para estudar processos biológicos e criar substâncias importantes como produtos farmacêuticos e vacinas.

De acordo com Levi e Li, "existem muitos métodos para realizar a glicosilação química, [mas] seu uso permanece reservado para especialistas em química de carboidratos. "Então, para estender essa experiência a não especialistas, a equipe buscou orientação na natureza.

Sozinho, a natureza realiza glicosilação, e também faz DNA, RNA, proteínas e outros polímeros com a ajuda de fosfatos. Para induzir glicosilações em laboratório, a maioria dos químicos sintéticos escolhe haletos e sulfinatos de reação mais rápida em vez de fosfatos. Então, enquanto a escolha da natureza pode demorar para reagir, eles são muito mais estáveis ​​do que os testes de laboratório. O que mais, enzimas - as pequenas faíscas que desencadeiam uma reação - podem reconhecer facilmente monômeros de fosfato, acelerando o caminho para a reação e o produto.

Mas, até recentemente, os pesquisadores não conseguiram capitalizar essas vantagens naturais. Se um ingrediente demorar para reagir, químicos dão um empurrão, frequentemente na forma de calor, energia, ou um catalisador bem projetado. Os fosfatos precisam de um empurrão; e, sem um catalisador adequado, os cientistas costumam usar alto, temperaturas voláteis. Fora do laboratório, reações naturais usam fosfatos sem o barulho de fogo, mas como um chef orgulhoso, a natureza guarda bem seus segredos químicos. Agora, em um artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , Eric Jacobsen, Professor de Química e Biologia Química, junto com Levi, Li, e Andreas R. Rötheli, descobriram um segredo natural:um "catalisador doador de ligações de hidrogênio projetado com precisão".

A equipe descobriu que, com este catalisador robusto, o fosfato se liga "19 vezes mais fortemente do que o cloreto, "outro ingrediente de reação comum. E, pode anexar açúcares aos aminoácidos, Produtos naturais, e moléculas de drogas "sob leve, neutro, e condições amigáveis, "Levi e Li explicaram. Com o método deles, o catalisador fornece um empurrão necessário, mas suave, persuadindo o fosfato a trabalhar.

Existem, como sempre, limitações do método:às vezes, ele precisa ser tratado com condições de reação e substratos personalizados. Também, requer o uso de um catalisador bastante complicado para padrões de moléculas pequenas, um que requer mais de 10 etapas de laboratório para sintetizar.

Seguindo em frente, a equipe planeja expandir o repertório de seu método para incluir novos tipos de açúcares, especialmente os mais teimosos de sua laia (mannósidos, rhamnosides, e furanoses, por exemplo). Para compartilhar o segredo deles (e da natureza), eles também pretendem comercializar os catalisadores, permitindo o uso generalizado. Enquanto isso, seu método pode criar açúcares que fornecem benefícios biomédicos cruciais, como novas vacinas e medicamentos para tratar vários distúrbios e doenças humanas, até mesmo cânceres. Está claro que, como químicos sintéticos, precisamos de açúcar. Demais pode prejudicar nossa saúde, mas a quantidade certa pode ajudar a nos curar.