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Biological Chemistry

Una enzima mutada abre el camino hacia nuevos triterpenos

Un simple cambio de un aminoácido da lugar a la síntesis de nuevas estructuras para una clase importante de productos naturales

by Stu Borman
July 14, 2016 | APPEARED IN VOLUME 94, ISSUE 29

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Las triterpeno-sintasas naturales y mutadas catalizan la síntesis de estructuras triterpénicas penta- y tetracíclicas, respectivamente.
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Las triterpeno-sintasas naturales y mutadas catalizan la síntesis de estructuras triterpénicas penta- y tetracíclicas, respectivamente.

Los triterpenos son productos naturales policíclicos, útiles en el campo farmacéutico, agroquímico e incluso cosmético.

Los investigadores informan de que la mutación de un único aminoácido en las enzimas que sintetizan estos compuestos puede dar lugar a nuevos productos con triterpenos cuya estructura central sea de cuatro anillos, en vez de los habituales de cinco anillos (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2016, DOI: 10.1073/pnas.1605509113). Las enzimas modificadas podrían ser implementadas en microorganismos o plantas para que generen varios triterpenos nuevos, que de otra forma sería muy difícil o imposible sintetizar.

Los investigadores, liderados por Anne Osbourn del John Innes Centre, destacan que su descubrimiento revela "una diversidad funcional oculta en las sintasas del triterpeno". Esperan poder usar las enzimas mutadas en una "máquina de triterpenos" que dé lugar a triterpenos a la carta.

Las plantas fabrican triterpenos mediante enzimas triterpeno sintasas para ciclar un sustrato lineal, 2,3-oxidoescualeno, a productos naturales pentacíclicos, tales como el agente analgésico y antiinflamatorio β-amirina. Después, otras enzimas se encargan de modificar estos triterpenos para fabricar varios derivados, como saponinas, unos compuestos azucarados que han sido empleados como surfactantes y adyuvantes de vacunas.

La mutación clave a la hora de producir estos nuevos triterpenos involucra cambiar un residuo de serina por fenilalanina. Cuando el equipo expresó la enzima modificada en levaduras, se encontraron con que aún podían ciclar el sustrato habitual, 2,3-oxidoescualeno, pero que catalizaba más fácilmente la ciclación de un sustrato más oxigenado, el dioxidoescualeno. Ésto dio lugar a un compuesto excepcionalmente enriquecido en oxígeno con una estructura central tetracíclica de triterpeno.

Osbourn ve posible desarrollar una fábrica de triterpenos insertando genes para las enzimas mutadas en levadura o plantas de tabaco, lo que permitiría a los organismos producir triterpenos cíclicos personalizados, de forma rentable y a gran escala

"Lo novedoso del trabajo es que nuestro grupo está obteniendo productos únicos o inusuales que a día de hoy no están fácilmente disponibles a través de síntesis químicas convencionales o de cualquier otra forma", dice Joseph Chappell de la Universidad de Kentucky, experto en la biosíntesis de compuestos basados en terpeno. "Que yo sepa, no hay ningún organismo que produzca estas moléculas únicas".


Traducción al español producida por Juan José Sáenz de la Torre de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

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