Aprender de la naturaleza: cómo un hongo facilita un trabajo difícil
Investigadores analizan una vía biosintética fúngica y descubren una enzima capaz
La investigación de la biosíntesis de la panepoxidona, una sustancia importante para la investigación biomédica, en basidiomicetos ha revelado una nueva enzima como catalizador importante. Los resultados de los investigadores del Leibniz-HKI, la Universidad Friedrich Schiller de Jena y el Cluster de Excelencia Equilibrio del Microverso se han publicado ahora en la revista Angewandte Chemie International Edition.
El panus rudis, científicamente Panus rudis, es un hongo de la familia de los parientes de los poros del tallo. Es uno de los primeros colonizadores de la madera caduca muerta, prefiere los lugares expuestos al sol y puede sobrevivir a largos periodos de sequía sin sufrir daños. Sin embargo, hay algo más que lo hace interesante para la industria farmacéutica. Produce panepoxidona, que pertenece a la familia de sustancias de la epoxiciclohexenona (ECH). Estas sustancias naturales son conocidas por su bioactividad. La panepoxidona se utiliza en la investigación biomédica para interrumpir las vías de señalización celular que intervienen en la inflamación. Además, los estudios con panepoxidona han demostrado un efecto antitumoral contra diversas células de cáncer de mama, así como efectos antimicrobianos.
La panepoxidona descifrada
La síntesis química de los ECH es difícil, por lo que es necesario recurrir a la biosíntesis de las sustancias. Sin embargo, aunque ya se conocen las enzimas responsables de la síntesis de ECH en bacterias y hongos tubulares (ascomicetos), no ocurría lo mismo hasta ahora con la clase de hongos conocida como basidiomicetos. "Aunque sabemos que los organismos producen aproximadamente las mismas sustancias activas, no podemos suponer que lo hagan de la misma manera", explica Dirk Hoffmeister, catedrático de Microbiología Farmacéutica de la Universidad de Jena y jefe de grupo en el Leibniz-HKI.
El profesor Yan-Long Yang, primer autor del estudio, llegó a la Universidad de Jena procedente de la Universidad de Lanzhou (China) en el marco de una beca de investigación Humboldt. Junto con el equipo de Dirk Hoffmeister, investigó con más detalle la biosíntesis de la panepoxidona y descubrió la enzima PanH.
Múltiples caminos hacia el mismo resultado
PanH, una enzima del grupo del citocromo P450, cataliza la epoxidación selectiva de las ciclohexenonas, algo difícil de conseguir mediante síntesis química pero esencial para la eficacia de las sustancias. "La colaboración con Yan-Long Yang fue muy productiva. El intercambio de conocimientos y metodología funcionó muy bien en ambas direcciones y ambas partes lograron buenos avances", se complace en informar Hoffmeister. El resultado confirma la hipótesis de que no todas las sustancias activas similares tienen que ser producidas por los organismos de la misma manera. En realidad, la epoxidación de ECH en basidiomicetos se desarrolló en paralelo a la de bacterias y ascomicetos y utiliza enzimas diferentes.
Una enzima como multitalento
"La siguiente pregunta que se hizo Yang fue si la enzima también puede llevar a cabo esta reacción con otras moléculas", informa Hoffmeister. "Y éste es el aspecto realmente relevante del estudio: si se le dan a la enzima sustratos que no se dan de forma natural en la célula, la epoxidación suele producirse de todos modos, por lo que la enzima funciona de forma bastante inespecífica". Variando la cadena lateral de los sustratos, el equipo pudo producir una pequeña biblioteca de sustancias. "Esto nos permitió demostrar que la enzima es un catalizador útil y versátil con importancia biotecnológica". La epoxidación es la inserción de un átomo de oxígeno en una molécula, y como los átomos de oxígeno individuales son bastante reactivos, se trata de un enorme reto que hay que superar aprendiendo cómo lo hace la naturaleza. Esto es peculiarmente interesante, ya que muchos productos farmacéuticos contienen oxígeno.
"El objetivo a largo plazo es utilizar esta enzima para producir una biblioteca más amplia de sustancias y probarlas en busca de actividades mejoradas y más específicas con la esperanza de una aplicación farmacéutica", concluye Hoffmeister.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Yan‐Long Yang, Man Zhou, Lin Yang, Markus Gressler, Johannes Rassbach, Jacob M. Wurlitzer, Ying Zeng, Kun Gao, Dirk Hoffmeister; "A Mushroom P450‐Monooxygenase Enables Regio‐ and Stereoselective Biocatalytic Synthesis of Epoxycyclohexenones"; Angewandte Chemie International Edition, Volume 62, 2023-10-31
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