Hierba de San Juan: Descubiertas importantes etapas de la biosíntesis
Esto abre la oportunidad de obtener los ingredientes complejos biotecnológicamente
La hierba de San Juan es una de las plantas medicinales más conocidas. Existen más de 500 especies en todo el mundo. Sus complejos ingredientes tienen propiedades medicinales prometedoras. Sin embargo, son difíciles de aislar y sintetizar. Científicos del Instituto de Biología Farmacéutica de la Universidad Técnica de Braunschweig han identificado dos nuevas enzimas que forman variantes moleculares alternativas. Esto abre la oportunidad de obtener biotecnológicamente los complejos ingredientes. Los resultados se han publicado en la revista "Nature Communications".
Los extractos de hierba de San Juan se utilizan para tratar la depresión de leve a moderada. Su eficacia ha quedado demostrada en numerosos estudios clínicos. El principio activo más destacado es la hiperforina. En la actualidad se han identificado más de 1.000 compuestos similares en otras plantas de hipérico. Todos ellos tienen en común su compleja estructura química. Esto dificulta la síntesis total, es decir, la reconstrucción química completa de sustancias naturales a partir de sustancias básicas.
Aislar los principios activos también es un reto, ya que el contenido en las plantas es bajo. Por otro lado, los ingredientes tienen muchos efectos farmacológicos interesantes, como actividades antitumorales (anticancerígenas) y antibacterianas. Con el fin de desarrollar una fuente alternativa para su extracción, el Instituto de Biología Farmacéutica se esfuerza por transferir la biosíntesis de la hierba de San Juan a microorganismos. Los microorganismos son comparativamente fáciles de cultivar en biorreactores como fábricas celulares. El Centro de Ingeniería de Procesos Farmacéuticos (PVZ) de la TU Braunschweig está predestinado para este proceso.
Sin embargo, la reconstrucción de la biosíntesis vegetal en microorganismos exige conocer los pasos de la vía biosintética. Aquí es precisamente donde ahora se ha logrado un gran avance. Los ingredientes de la hierba de San Juan comprenden en gran parte dos variantes de moléculas que surgen del mismo precursor. La hierba de San Juan(Hypericum sampsonii), muy extendida en China, es especialmente rica en ingredientes complejos, y ambas variantes moleculares están representadas. En 2010, el Dr. Benye Liu trajo esta planta a la TU Braunschweig. Ahora se han identificado dos nuevas enzimas bifuncionales en esta planta. Amplían el precursor con un residuo de cinco átomos de carbono y también gestionan dos puentes de anillo posicionalmente diferentes. El resultado son dos variantes alternativas de moléculas con puentes, decoradas con cadenas laterales. Estos productos enzimáticos y los ingredientes complejos se analizaron en estrecha colaboración con el Instituto Max Planck de Ecología Química de Jena.
Otro socio colaborador fue un instituto de la Academia China de Ciencias en Tianjin. Se utilizaron simulaciones por ordenador para crear modelos de ambas enzimas con el fin de explicar sus ciclizaciones prenilativas regiodivergentes, reacciones bioquímicas en las que se añade un hidrocarburo (isopreno) a un residuo lateral de cadena abierta de la molécula de partida, lo que conduce a la formación de una molécula bicíclica (de dos anillos) del producto. Estas reacciones son importantes en la biosíntesis de compuestos orgánicos complejos e inspiran la química de productos naturales y la producción biotecnológica de moléculas bioactivas.
Curiosamente, el precursor común se une en posición vertical en la primera enzima y al revés en la segunda. Se identificaron los aminoácidos esenciales para la estabilización de estas posturas de unión y su intercambio mutuo transfirió una enzima a la otra.
Los productos puenteados de las enzimas estudiadas aquí son probablemente los precursores de compuestos aún más complejos, similares a jaulas, que también se encuentran en la hierba de San Juan y son de interés farmacéutico. Los resultados obtenidos hasta la fecha deberían facilitar la búsqueda de las enzimas que forman estos compuestos aún más complejos. Esto aumenta las posibilidades de crear plataformas de producción microbiana adecuadas para que los fascinantes ingredientes de la hierba de San Juan estén disponibles para el desarrollo preclínico.
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 Alemán se puede encontrar aquí.
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