Aproveitando as formas da natureza de adicionar grupos de sulfato por enzimas, cientistas do Centro de Biossustentabilidade da Fundação Novo Nordisk da Universidade Técnica da Dinamarca (DTU) demonstraram pela primeira vez como produzir uma ampla gama de compostos fenólicos sulfatados em hospedeiros microbianos - fábricas de células. Esta pesquisa pioneira, publicado em Nature Communications , permite a produção em larga escala de compostos fenólicos sulfatados por fermentação.

“As perspectivas são amplas, uma vez que a sulfatação pode ser utilizada para uma ampla gama de produtos, como agentes anti-incrustantes e farmacêuticos. Este trabalho pode significar medicamentos mais baratos e melhores no futuro, bem como bioquímicos e polímeros com novas propriedades, "diz o autor correspondente, Professor Alex Toftgaard Nielsen, do Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability. Ele também é CSO na Cysbio, uma empresa que trabalha para comercializar produtos de, entre outras coisas, moléculas sulfatadas.

Os compostos fenólicos são moléculas aromáticas com uso em áreas como a medicina, nutracêuticos e outros antioxidantes, e nas indústrias de cosméticos e polímeros. Adicionar resíduos de sulfato a compostos fenólicos pode aumentar a acidez e solubilidade de uma molécula, bem como diminuir sua toxicidade.

Como prova de conceito para o processo de sulfatação em fábricas de células, os pesquisadores queriam produzir ácido zostérico. Este ácido é encontrado na planta marinha eelgrass e é um poderoso agente anti-incrustante. Usado em pintura de navios, pode inibir potencialmente o crescimento de algas no casco. Além disso, tem aplicações em desinfetantes, onde pode prevenir a fixação de bactérias em superfícies (biofilmes), por ex. em hospitais.

Hoje, o ácido zostérico pode ser extraído de material vegetal, mas os títulos são baixos, e o custo é alto. O ácido zostérico também pode ser sintetizado quimicamente, mas isso requer condições químicas adversas e gera muitos resíduos químicos. Assim, um processo biológico é preferível.

Os pesquisadores tiveram que reengenharia e religar vários genes dentro da fábrica de células para otimizar o processo de sulfatação. Isso foi feito melhorando a absorção de sulfato e otimizando a disponibilidade da enzima doadora de sulfato na célula.

O resultado foi a produção de até cinco gramas por litro de ácido zostérico em uma chamada fermentação descontínua. Este rendimento é impressionante, uma vez que a natureza normalmente só produz ácido zostérico em quantidades muito baixas, e porque a síntese química é extremamente difícil e cara.

Biologicamente, o ácido zostérico é criado por uma enzima (sulfotransferase) que transfere um grupo lateral de sulfato para uma molécula de bloco de construção específica. Portanto, os pesquisadores isolaram sulfotransferases de humanos, moscas da fruta, eelgrass, ratos, galinhas, coelhos, cachorros, vermes, peixes-zebra e porcos para encontrar o mais eficiente. A enzima vencedora foi isolada de fígado de rato e funcionou perfeitamente no hospedeiro de produção microbiana.

Usando este método, os pesquisadores também encontraram sulfotransferases que podem sulfatar o poderoso antioxidante resveratrol encontrado no vinho tinto. Hoje, devido ao seu teor muito baixo em uvas, processos de purificação tediosos e a necessidade de produtos químicos agressivos, a extração de resveratrol de plantas é difícil, demorado e insustentável.

Em uvas, o resveratrol é encontrado em uma forma inativa não sulfatada. Entrando no corpo humano, o resveratrol é sulfatado pelo fígado para se tornar ativo, que dá à molécula suas propriedades antioxidantes. Assim, ser capaz de produzir grandes quantidades de resveratrol sulfatado em fábricas de células abre a produção de um antioxidante mais ativo e biodisponível, um processo que também pode ser usado para modificar as propriedades de produtos farmacêuticos.

Além disso, os pesquisadores mostraram que algumas das sulfotransferases também eram capazes de sulfatar o ácido vanílico. Esse, também, é um produto que pode ser feito em uma fábrica de células microbianas e tem potencial de mercado.

"De uma perspectiva científica, ser capaz de produzir compostos fenólicos sulfatados em fábricas de células microbianas é fantástico, mas também pode ter impactos sociais, pois essas moléculas têm aplicações tanto como bioquímicos, como nutracêuticos e até mesmo como drogas, "diz o primeiro autor do estudo, Christian Bille Jendresen, Diretor de P&D da Sulfation Technologies na empresa start-up Cysbio, que se originou do Centro da Fundação Novo Nordisk para Biossustentabilidade, DTU.

"Podemos criar uma ampla gama de produtos químicos interessantes que encontrarão diferentes maneiras de entrar no mercado, " ele diz.

Este trabalho pioneiro permitiu, assim, a produção de uma nova classe de bioquímicos sulfatados que provavelmente encontrará muitas aplicações biotecnológicas.