Os alicerces para novos medicamentos que ajudam a combater bactérias resistentes a antibióticos conhecidos, por exemplo, devem ser tão rentáveis ​​e ecológicos quanto possível. As enzimas são ideais para esse propósito. Por exemplo, podem produzir ou combinar diferentes componentes de substâncias ativas.



Em sua tese de mestrado no grupo de Biotecnologia Microbiana da Ruhr University Bochum, Simon Schröder caracterizou com mais detalhes uma enzima que é capaz de formar uma ligação nitrogênio-nitrogênio desejada nas moléculas. Ele também encontrou outras enzimas que podem fazer isso. O trabalho está publicado na revista Molecular Catalysis .

Os blocos de construção limitam a concepção de novas substâncias ativas

Os pesquisadores estão em constante competição com microrganismos nocivos que desenvolvem resistência aos antibióticos. Na busca por novas substâncias ativas, tradicionalmente tentam isolar da natureza microrganismos que apresentem comportamento antibiótico. Eles então identificam as substâncias responsáveis ​​e estudam sua função. Hoje, este processo é complementado por métodos assistidos por computador que permitem conceber novas moléculas personalizadas que têm efeitos específicos nos organismos e nos seus processos metabólicos.

"No entanto, o design e a produção de tais compostos artificiais são frequentemente limitados pelas moléculas precursoras ou blocos de construção disponíveis para a sua produção", explica Schröder. Idealmente, o seu processo de produção deveria ser económico e ecológico, por exemplo utilizando microrganismos ou as suas enzimas catalíticas. A expansão do sistema modular de moléculas disponíveis para produzir novos medicamentos é, portanto, correspondentemente importante e interessante.

Tornar o vínculo desejado mais facilmente acessível

“Estamos trabalhando na produção de um tipo específico dessas moléculas”, explica Schröder. Em 2017, foi isolada uma enzima que pode formar a ligação nitrogênio-nitrogênio nas moléculas, raramente encontrada na natureza. No entanto, ainda se sabe muito pouco sobre esta enzima com o nome sistemático “KtzT”:Como funciona? Em quais compostos ele pode formar essa ligação? É adequado produzir moléculas farmaceuticamente relevantes?

“Inicialmente, conseguimos melhorar a produção e o isolamento dessa enzima em laboratório por um fator de 35”, relata Schröder. "Isso nos permitiu caracterizar o KtzT, ou seja, identificar suas condições ótimas de reação:em que temperatura, qual valor de pH ele funciona melhor e quão estável é sob uma ampla gama de condições?"

A equipe de pesquisa também encontrou e isolou enzimas do tipo KtzT e mostrou que elas também são capazes de catalisar a reação. “Também conseguimos implementar uma reação em várias etapas com várias enzimas, tornando o acesso à ligação nitrogênio-nitrogênio ainda mais fácil”, diz Schröder.

Entre outras coisas, ele utilizou métodos de bioinformática para desenvolver um modelo estrutural da enzima, o que permite fazer hipóteses sobre o mecanismo de reação e modificar especificamente a enzima para que também possa formar a ligação nitrogênio-nitrogênio em outros compostos.

Mais informações: Simon Schröder et al, Melhorando a formação de ligações N – N biocatalíticas com a piperazato sintase actinobacteriana KtzT, Catálise Molecular (2023). DOI:10.1016/j.mcat.2023.113733
Fornecido por Ruhr-Universitaet-Bochum