En nuestro camino hacia la bio-economía: Un biocatalizador de alto rendimiento descubierto
Se prevé que las futuras aplicaciones se centren principalmente en la producción de ingredientes farmacéuticos activos, pero también en la síntesis de productos químicos finos
En la bioeconomía, los procesos biotecnológicos están sustituyendo a los procesos que dependen de los recursos fósiles. Los microorganismos y las enzimas se están utilizando de manera selectiva como biocatalizadores para la producción industrial. Los investigadores de la Universidad de Bayreuth han descubierto ahora una enzima que ofrece grandes ventajas como biocatalizador. Es eminentemente adecuada para la producción de medicamentos derivados de productos naturales que prometen un amplio espectro de aplicaciones médicas. Los procesos de síntesis convencionales para estas sustancias son muy laboriosos. En la revista "ACS Catalysis", los investigadores del equipo del Prof. Dr. Frank Hahn presentan su descubrimiento.
Estructura espacial de la enzima AmbDH3.
Frank Hahn
La producción biotecnológica de productos naturales y fármacos
La naturaleza posee una gran riqueza de sustancias que podrían ser de gran beneficio médico para los seres humanos. Sin embargo, debido a sus complejas estructuras, estos productos naturales a menudo sólo pueden ser producidos a un gran costo cuando se utilizan procesos químicos convencionales. Un enfoque prometedor de este problema es el uso de biocatalizadores, que a menudo ayudan a simplificar notablemente la producción. El nuevo biocatalizador descubierto por los investigadores de Bayreuth es la enzima AmbDH3. Puede utilizarse para producir bloques de construcción en forma de anillo de productos naturales, los llamados tetrahidropiranos. A menudo causan la actividad biológica de los productos naturales y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en las aplicaciones médicas.
En su estudio, los científicos de Bayreuth lograron probar que el AmbDH3 puede ser usado para producir la (-)-centrolobina antibióticamente activa. Sobre la base de esto, el equipo de investigación de Bayreuth se propone abordar la síntesis de otros productos naturales aún más complejos que contienen tetrahidropiranos. Un ejemplo son las briostatinas, que son de gran interés en la investigación de drogas debido a su actividad antiviral. Incluso podrían ser adecuadas para el tratamiento del cáncer o la enfermedad de Alzheimer.
Un versátil y poderoso biocatalizador
Los tetrahidropiranos son moléculas en forma de anillo que pertenecen al grupo químico de los heterociclos. El grupo de investigación del Prof. Dr. Frank Hahn de la Universidad de Bayreuth muestra, en su nuevo estudio, que una variedad de diferentes heterociclos pueden ser obtenidos con la ayuda del biocatalizador AmbDH3. El nuevo biocatalizador tiene la ventaja de que permite controlar con precisión la estructura espacial de las moléculas en forma de anillo resultantes. Además, AmbDH3 es una enzima muy estable y adecuada para la producción de grandes cantidades de una sustancia deseada. Hasta ahora, no se conoce ningún biocatalizador que combine todas estas propiedades.
Los científicos descubrieron el AmbDH3 mientras estudiaban las bacterias que usan esta enzima para producir ambruticina. Este es un potencial candidato a fármaco para el tratamiento de enfermedades fúngicas.
En nuestro camino hacia una bioeconomía sostenible
"Espero que las futuras aplicaciones de la enzima AmbDH3 sean principalmente en la producción de ingredientes farmacéuticos activos, pero también en la síntesis de productos químicos finos. Nuestro grupo de investigación confía en que podremos descubrir más enzimas relacionadas con AmbDH3, lo que ampliará aún más el repertorio de estos biocatalizadores. Nuestro trabajo ha demostrado que la biocatálisis puede contribuir de manera significativa a establecer una economía más basada en los recursos naturales. Contribuye así a resolver los principales problemas sociales", dice Hahn, quien, junto con su equipo de la Universidad de Bayreuth, está investigando el potencial farmacológico de los productos naturales y el potencial sintético de las enzimas biosintéticas.
La biotecnología industrial (o "blanca") es indispensable para el desarrollo de una bioeconomía sostenible. Al permitir que los microorganismos o las enzimas se hagan cargo de la producción de sustancias que anteriormente se obtenían mediante procesos "artificiales" de síntesis química, se conserva la energía y se utilizan mucho menos sustancias químicas tóxicas. Las industrias química y farmacéutica están muy interesadas en estos procesos suaves. "Con los nuevos biocatalizadores se pueden abrir a la bioeconomía áreas que hasta hace poco estaban reservadas a la metodología química de síntesis tradicional. En el futuro, será importante combinar las ventajas de los enfoques de investigación y desarrollo de manera selectiva", explica Hahn.
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