Investigadores diseñan una enzima que sintetiza los carbohidratos

Investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) han diseñado una enzima para sintetizar azúcares o carbohidratos, un logro importante pera poder desarrollar vacunas y nuevos fármacos, entre otras utilidades.

El trabajo, que publica la revista Nature Chemical Biology, ha sido dirigido por la investigadora del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica de la UB, Carme Rovira, y el investigador de la Universidad de Oxford, Benjamin G. Davis, con la colaboración de un equipo del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica y el Instituto de Química Teórica y Computacional de la UB (IQTCUB).

También ha participado Javier Iglesias-Fernández, investigador en formación en la UB y primer autor del estudio, en el que se ha utilizado el supercomputador Mare Nostrum del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) para hacer simulaciones multiescala de dinámica molecular.

Según ha explicado Rovira, la síntesis de azúcares o carbohidratos en el laboratorio (síntesis química convencional) normalmente es muy costosa y laboriosa, por lo que en los últimos años están haciendo grandes esfuerzos para hacerla mediante enzimas, que son los catalizadores naturales.

Sin embargo, las enzimas que sintetizan azúcares -las llamadas glicosiltransferasas- son muy difíciles de manipular, lo que es un obstáculo para desarrollar fármacos para tratar un gran número de enfermedades relacionadas con enzimas activas en carbohidratos, como la diabetes o ciertos tipos de cáncer.

La investigadora ha señalado que actualmente, la concepción clásica que los carbohidratos son simplemente una fuente de energía ha cambiado tras conocerse que tienen un papel fundamental en gran cantidad de procesos moleculares dentro de la célula, desde la detección de agentes patógenos hasta la comunicación celular o la respuesta antiinflamatoria.

"Por eso, hay un gran interés en diseñar fármacos que imiten la estructura de carbohidratos, dado que serían fácilmente asimilados y reconocidos por el sistema biológico receptor", ha dicho Rovira.

Los equipos de la UB y de Oxford han encontrado la manera de modificar una enzima (la glicosidasa), que normalmente degrada carbohidratos, es decir, que cataliza la hidrólisis de enlaces glucosídicos, para que actúe al revés y sintetice carbohidratos.

"Además, esta síntesis se ha conseguido mediante una reacción nueva que no se había observado aún en glicosidasas", según la investigadora.

"Se trata -ha añadido- de una variación de una reacción llamada 'a una cara' (frente-face o SNI-like), que tiene la ventaja de que hace la síntesis de una manera limpia, casi sin producir residuos de hidrólisis, y empleando sustratos (azúcares) económicamente viables".

"En esencia, hemos utilizado nuestra experiencia en enzimas que sintetizan carbohidratos para aplicar la reacción a otras enzimas con más posibilidades biotecnológicas", ha resumido Rovira.

En 2011, el equipo de Rovira ya descubrió las bases moleculares del mecanismo en enzimas y ahora la síntesis la ha llevado a cabo con una enzima concreta, la beta-glicosidasa de Sulfolobus solfataricus, pero se puede extender a otras enzimas empleando un método similar de ingeniería del centro activo.