Uma representação esquemática de como os químicos da Universidade de Groningen introduziram um aminoácido artificial contendo boro em uma enzima. Crédito:Roefels Lab/Universidade de Groningen O ácido borônico tem sido usado na química orgânica há décadas, embora não esteja presente em nenhum organismo. “Dá origem a reações químicas diferentes daquelas que encontramos na natureza”, explica Gerard Roelfes, professor de Química Biomolecular e Catálise na Universidade de Groningen.
Seu grupo criou uma enzima com ácido borônico em seu centro reativo e depois utilizou a evolução dirigida para torná-la mais seletiva e melhorar seu poder catalítico. Além disso, as reações enzimáticas são mais sustentáveis do que as reações químicas clássicas, pois ocorrem a baixas temperaturas e sem solventes tóxicos. O estudo foi publicado on-line na revista Nature em 8 de maio.
A aplicação do boro na química orgânica remonta a cerca de setenta anos e foi galardoada com o Prémio Nobel da Química em 1979. Nos últimos anos, o interesse no boro como catalisador tem crescido, mas até agora a sua utilização na indústria química é limitada.
Roelfes explica:"Até agora, a catálise do boro é muito lenta e não é muito adequada para reações enantiosseletivas. Esses tipos de reações são usados para criar moléculas quirais, que podem existir em duas versões que são imagens espelhadas uma da outra, como uma esquerda e uma mão direita.
“Em muitos medicamentos, ambas as mãos podem ter efeitos diferentes. É, portanto, importante produzir seletivamente a mão adequada, especialmente para a indústria farmacêutica”.
Código genético expandido
“Para tornar isso possível, decidimos introduzir boro em uma enzima. Nosso grupo tem uma longa história de desenvolvimento de enzimas que não existem na natureza”, diz Roelfes. O grupo Roelfes usou um código genético expandido para introduzir em uma enzima um aminoácido não natural que contém um grupo reativo de ácido borônico. “Usando esta técnica, podemos determinar, no nível do DNA, onde colocamos o aminoácido em uma proteína”.
Depois de fabricarem uma enzima com ácido borônico em seu centro reativo, eles poderiam usar a evolução direcionada para aumentar sua eficiência, resultando em uma catálise mais rápida. Roelfes acrescenta:"Além disso, ao colocar o ácido borônico no contexto quiral de uma enzima, fomos capazes de alcançar uma catálise altamente enantiosseletiva. A reação descrita é uma prova de princípio e mostra o caminho para aproveitar o poder catalítico do boro em enzimas."
Biocatálise
O uso de enzimas para criar compostos orgânicos é importante para a indústria farmacêutica. “Na sua busca por formas mais ecológicas e sustentáveis de produção de medicamentos, eles estão buscando a biocatálise para substituir as reações químicas convencionais”, diz Roelfes.
Na Universidade de Groningen, estão a ser feitos esforços concertados para atingir este objectivo. Roelfes conclui:“Temos vários grupos de investigação na Faculdade de Ciências e Engenharia envolvidos neste tipo de trabalho, utilizando diferentes abordagens para criar soluções biocatalíticas para a indústria química”.
Neste contexto, Roelfes e sua equipe continuarão a desenvolver suas enzimas de ácido borônico e a criar outras enzimas novas na natureza.
