A diversificação química de proteínas é um conceito importante no estudo dos processos biológicos e das estruturas complexas das próprias proteínas. Pesquisadores da Sociedade Max Planck publicaram agora suas descobertas fascinantes sobre um aminoácido em Nature Chemistry .



A diversificação química de proteínas envolve o uso de reações rápidas e suaves que visam seletivamente um aminoácido específico e, portanto, um bloco de construção de proteínas. A cisteína é um exemplo proeminente e atualmente pode ser modificada de duas maneiras. A primeira forma requer a síntese de eletrófilos para cada modificação desejada, por exemplo, uma sonda de fluorescência que permite acompanhar a molécula em misturas biológicas muito complexas.

A segunda maneira transforma a própria cisteína em um elemento químico, que pode então ser diversificado. Até agora, isso foi realizado em sínteses de múltiplas etapas. Estes métodos têm a desvantagem de que o eixo não pode ser introduzido na presença de reagentes externos necessários para a sua diversificação. Isto é muitas vezes acompanhado por uma escolha limitada de reagentes para a funcionalização, uma vez que o eixo precisa persistir em solução durante os processos de purificação e tem, portanto, uma reatividade intrinsecamente diminuída.

Uma nova técnica do grupo de pesquisa de Tobias Ritter, diretor do Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, é intrigante porque permite a introdução de um intermediário altamente reativo em um processo único baseado em um único eletrófilo. Além disso, este método permite uma ampla diversificação do novo intermediário mesmo na presença de reagentes externos.

Em seu estudo, o grupo Ritter encontrou uma maneira de utilizar sais de vinil tiantrenio para transformar a cisteína em um eletrófilo de episulfônio altamente reativo in situ. Essa abordagem permite conectar a cisteína com vários outros nucleófilos externos em um único processo único, sem a necessidade de etapas adicionais. O método permite aos cientistas ligar diferentes grupos funcionais biorrelevantes a proteínas usando uma ligação de etileno curta e estável, muito próxima da superfície da proteína. Assim, proporcionando uma forma nova e atraente de adicionar rótulos ou funcionalidades que alteram o ambiente químico de uma proteína.

Quando não há nucleófilos externos adicionados, outros aminoácidos podem reagir com o intermediário episulfônio em uma reação intramolecular. Essa reatividade permite a ligação proteína-proteína e a macrociclização de peptídeos lineares. Enquanto a primeira abordagem permite estudar complexos proteicos e a sua actividade biológica frequentemente alterada, a segunda abordagem torna os péptidos mais estáveis ​​relativamente à degradação biológica se utilizados, por exemplo, como medicamento.

Além disso, a síntese de sais de vinil tiantrenio a partir do gás etileno permitiu ao grupo Ritter sintetizar reagentes com composição isotópica diferente. Esses compostos marcados com isótopos possuem a mesma reatividade que os derivados não marcados, mas diferem ligeiramente no seu peso molecular. Conseqüentemente, eles podem ser utilizados em pesquisas proteômicas de espectrometria de massa de última geração para extrair informações quantitativas de sistemas celulares inteiros. No geral, o método que utiliza sais de vinil tiantrenio é apresentado como uma ferramenta útil e amplamente aplicável no campo da biologia química.

Mais informações: Philipp Hartmann et al, Umpolung quimiosseletivo de tióis a episulfônios para bioconjugação de cisteína, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01388-7
Informações do diário: Química da Natureza

Fornecido por Sociedade Max Planck