Biocatalizadores artificiales de oro: avance en el campo de la química sintética
Investigadores en química computacional del Departamento de Química han contribuido a la creación de unas metaloenzimas de oro en las que la actividad catalizadora se controla en función del número de complejos metálicos. El estudio, hecho en colaboración con expertos de la Universidad de Basilea, combina métodos de modelado molecular con técnicas experimentales y ha sido publicado en Nature Catalysis.
Los avances durante las últimas décadas en técnicas de biología estructural han abierto la puerta al desarrollo de enzimas de novo que tienen estructuras moleculares y o reactividades ausentes en la naturaleza. Una de las estrategias más exitosas ha sido introducir catalizadores metálicos "pequeños", derivados de la química de coordinación en proteínas huéspedes compatibles. Este enfoque ya ha permitido crear metaloenzimas que incorporen complejos metálicos que no están presentes a la naturaleza.
En un estudio publicado en Nature Catalysis, Jean-Didier Maréchal, Agustí Lledós y Laura Tiessler, investigadores y estudiante de doctorado, respectivamente, del Departamento de Química de la UAB, junto con Thomas R. Ward y miembros de su grupo de investigación en la Universidad de Basilea (Suiza), han conseguido una serie de avances importantes en el campo de las enzimas artificiales. En su trabajo, los autores han combinado métodos de modelado molecular para guiar una serie de experimentos e incorporar catalizadores de oro sintéticos en el lugar de unión de una estreptavidina, la proteína de predilección del laboratorio suizo.
“La característica más excepcional de este trabajo es la capacidad de controlar el número de catalizadores implicados en el sitio catalítico de la enzima. Permite obtener diferentes mecanismos de reacción por la hidroaminación de triple enlace entre dos carbonos”, señala Jean-Didier Maréchal. “En particular, el estudio consigue caracterizar mutantes de la proteína que favorecen la hidroaminación del tipo anti-markonikov cuando dos complejos de oro trabajan en tándem, y conduce así a un producto cíclico de cinco miembros ausente en medio no proteico. En este estudio la modelización molecular tiene un papel importante, al determinar los posibles mecanismos de reacción de los centros metálicos, entender el impacto de la proteína y guiar modificaciones de la misma por un tipo dado de reactividad”, añade.
Además de demostrar la capacidad de crear enzimas no naturales con mecanismos en los que dos cofactores interactúan, el estudio enfatiza la importancia de combinar teoría y experimentos para aumentar el catálogo de enzimas útiles para una química sintética eficiente, concluyen los investigadores.
Referencia: Christoffel, F., Igareta, N.V., Pellizzoni, M.M. et al. Design and evolution of chimeric streptavidin for protein-enabled dual gold catalysis. Nato Catal (2021). https://www.nature.com/articles/s41929-021-00651-9