Por décadas, cientistas e médicos sabem que as bactérias do solo são capazes de produzir estreptozotocina, um composto antibiótico que também é um importante tratamento para certos tipos de câncer pancreático.

O que ficou menos claro, Contudo, foi exatamente como as bactérias conseguiram fazer isso.

Liderado por Emily Balskus, Professor de Química e Biologia Química, uma equipe de pesquisadores desemaranhou esse processo, mostrando pela primeira vez que o composto é produzido por meio de uma via enzimática e revelando a nova química que impulsiona o processo. O estudo é descrito em um artigo de 7 de fevereiro publicado em Natureza .

O que torna a molécula um agente anticâncer tão eficaz, é uma estrutura química conhecida como nitrosamina - o que Balskus chamou de "ogiva" reativa da molécula.

Conhecido por ser altamente reativo, nitrosaminas demonstraram ser tóxicas em uma série de outros compostos, e são mais comumente conhecidos fora do tratamento do câncer como cancerígenos encontrados em tudo, desde o tabaco até carnes curadas.

"Este motivo químico tem uma grande relevância biológica, e foi investigado exaustivamente, "Disse Balskus." Até o nosso trabalho, a visão de como esse motivo químico foi gerado em sistemas biológicos envolveu química não enzimática - foi apenas algo que ocorreu nas condições certas. "

Balskus e colegas, Contudo, suspeitou que a história pode ser mais complexa, e começou a explorar se as bactérias desenvolveram uma via natural para produzir compostos de nitrosamina.

"Isso é o que encontramos neste artigo, "ela explicou." Nós descobrimos os genes biossintéticos e a enzima biossintética que as bactérias usam para construir estreptozotocina.

"E o que isso revelou foi uma grande surpresa em termos de como esse grupo funcional é feito, "ela continuou." Porque acontece que é feito por uma enzima de uma maneira muito diferente de todas as outras rotas conhecidas para produzir nitrosamina. A reação foi muito limitada, caso existam, precedente em química biológica ou sintética. "

O que Balskus e colegas descobriram foi uma enzima dependente de ferro com dois domínios diferentes, cada um dos quais catalisa diferentes etapas no processo.

"Ambos os domínios foram associados a outras substâncias químicas em enzimas, mas no contexto desta proteína, ambos estão fazendo coisas que são realmente novas, "Balskus disse." Então, no geral, de uma perspectiva puramente química, é uma enzima muito excitante. "

É igualmente emocionante do ponto de vista biológico, ela adicionou, porque mostra pela primeira vez que a biologia desenvolveu um caminho específico para a fabricação de nitrosaminas.

"E quando pesquisamos genomas bacterianos em busca de enzimas parecidas com esta, nós vemos muitos deles, incluindo alguns em agrupamentos de genes em patógenos humanos e em organismos que vivem em simbiose com plantas, - disse Balskus. - Parece que subestimamos como a natureza pode estar usando compostos como esse. A descoberta de que existem enzimas dedicadas para fazer este tipo de grupo funcional, e o fato de que pode ser feito por tantos tipos de micróbios sugere um papel importante para sua biologia. "

Daqui para frente, Balskus disse, ela está trabalhando com colaboradores para entender como a enzima funciona em nível molecular e para entender melhor as etapas intermediárias na produção de nitrosamina.

Balskus também espera investigar se e como outras bactérias - particularmente patógenos humanos - dependem de enzimas semelhantes para produzir compostos que são potencialmente tóxicos.

"A questão que queremos responder é se este novo tipo de enzima está permitindo que patógenos humanos façam algo que está prejudicando o hospedeiro, "disse ela." Agora que encontramos esses agrupamentos de genes, podemos começar a perguntar o que esses outros compostos contendo N-nitrosamina podem estar fazendo. "