O fato de a natureza ser uma excelente química é demonstrado pela abundância de moléculas, os chamados produtos naturais, que ela produz biossinteticamente. Esses produtos naturais também são de importância central para nós humanos. Eles são usados ​​de várias maneiras em nossas vidas cotidianas, especialmente como agentes ativos na medicina e na agricultura. Exemplos proeminentes são os antibióticos, como as penicilinas isoladas de fungos, a droga anticancerígena Taxol do teixo do Pacífico e as piretrinas encontradas em crisântemos, que são usadas para combater infestações de pragas.
O conhecimento e a compreensão da montagem biossintética de tais compostos pela natureza é essencial para o desenvolvimento e produção de fármacos à base de tais compostos. Nesse contexto, pesquisadores dos grupos do Prof. Tobias Gulder (TU Dresden) e Prof. Tanja Gulder (Universidade de Leipzig) investigaram em conjunto a biossíntese da cianobacterina, que é altamente tóxica para organismos fotossintéticos e é produzida em pequenas quantidades na natureza pela cianobactéria Scytonema hofmanni. Em seu trabalho, os (bio)químicos não só conseguiram elucidar pela primeira vez a biossíntese do produto natural, mas também descobriram uma nova transformação enzimática para a formação de ligações carbono-carbono.

Este trabalho foi possível combinando ferramentas modernas de bioinformática, biologia sintética, enzimologia e análises (bio)químicas. O foco foi em como a parte central do esqueleto de carbono da cianobacterina é produzida. Os genes putativos para isso foram primeiro clonados pelo método de "Direct Pathway Cloning" (DiPaC) e depois ativados no organismo modelo E. coli como uma fábrica de células.

DiPaC é um novo método de biologia sintética desenvolvido anteriormente no laboratório de Tobias Gulder, Professor de Bioquímica Técnica na TU Dresden. "DiPaC nos permite transferir caminhos biossintéticos de produtos naturais inteiros para sistemas hospedeiros recombinantes de forma muito rápida e eficiente", explica Tobias Gulder.

Na etapa seguinte, a equipe de pesquisa analisou as etapas individuais essenciais da biossíntese de cianobacterina, produzindo adicionalmente todas as enzimas-chave no organismo hospedeiro E.coli, isolando-as e investigando a função de cada enzima. No processo, eles se depararam com uma classe anteriormente desconhecida de enzimas chamadas furanolide sintases. Estes são capazes de catalisar a formação de ligações carbono-carbono seguindo um mecanismo incomum. Em estudos posteriores dessas furanolídeos sintases, essas enzimas mostraram-se eficientes biocatalisadores in vitro, tornando-as altamente atrativas para aplicações biotecnológicas.

"Com as furanolidas sintases, obtivemos uma ferramenta enzimática que nos permitirá desenvolver no futuro métodos mais ecologicamente corretos para a produção de compostos bioativos e, assim, contribuir significativamente para uma química mais sustentável", explica a Profa. Instituto de Química Orgânica da Universidade de Leipzig.

Em seguida, as duas equipes de pesquisa querem buscar especificamente esses novos biocatalisadores também em outros organismos e, assim, encontrar novos membros bioativos dessa classe de produtos naturais, além de desenvolver métodos para a produção biotecnológica e diversificação estrutural da cianobacterina. "Nosso trabalho abre caminho para o desenvolvimento abrangente de uma excitante classe de produtos naturais para aplicações na medicina e na agricultura", concordam os dois cientistas.

A pesquisa foi publicada em Nature Chemical Biology . + Explorar mais

Cianobactérias:pequenas candidatas como grandes esperanças para a medicina e a biotecnologia