Crean reacciones químicas selectivas para intervenir en procesos biológicos

El entorno lo condiciona todo. A diferencia de las reacciones químicas inducidas en el laboratorio, que permiten convertir unas sustancias en otras mediante su interacción en un matraz –por lo general en disolventes orgánicos–, en los tejidos biológicos todo resulta mucho más imprevisible e inestable. Así, las reacciones en el interior de un organismo vivo se desarrollan en medios acuosos marcadamente 'hostiles', es decir densos, complejos, y rodeados de muchas otras sustancias adyacentes que amenazan su estabilidad (como los aminoácidos o los azúcares).

Afortunadamente, la naturaleza ha evolucionado lo suficiente como para permitir que estas reacciones tengan lugar de manera selectiva, sin que los compuestos presentes en el medio biológico obstaculicen su desarrollo. A estas transformaciones tan fundamentales para la célula y para la vida, surgidas entre muchas otras biomoléculas, se las conoce como bioortogonales, y suelen estar promovidas por enzimas.

Por el momento se han identificado muy pocas reacciones de este tipo, pero su potencial para intervenir de manera controlada en determinadas funciones biológicas ha despertado un interés entre los científicos. Los químicos llevan años trabajando en el diseño de reacciones bioortogonales compatibles con la complejidad de los medios biológicos, incluyendo algunas que no existen en la naturaleza.

Ahora, un equipo del CiQUS liderado por José Luis Mascareñas y Fernando López ha conseguido desarrollar una nueva transformación bioortogonal que permite acoplar de forma selectiva dos fragmentos moleculares diseñados a priori sin la interferencia de ninguna de las moléculas que habitualmente abundan en células y tejidos, como las proteínas o los ácidos nucleicos.

El trabajo, publicado en la revista Angewandte Chemie, describe una reacción programada para que únicamente tenga lugar en el caso de que esté presente en el medio un compuesto de rutenio. "El rutenio actúa como catalizador, funciona como una ‘enzima artificial", explica Paolo Destito, primer autor del trabajo. Según afirma el investigador predoctoral, "con este nuevo método podemos seleccionar exclusivamente los dos fragmentos que se pretenden fusionar, uniéndolos entre sí para generar el producto de la reacción química deseada".

El trabajo –aún en fase de optimización– podría tener múltiples aplicaciones. "Confiamos en que este descubrimiento pueda proporcionar una herramienta química muy poderosa para investigar a nivel molecular el funcionamiento de las células", recalca Helio Faustino, doctorando del CiQUS.

Un análisis en el que coincide con José Couceiro, investigador postdoctoral del centro, que señala su importancia al recordar "cómo podría llegar a utilizarse para producir de forma selectiva sustancias bioactivas, o fármacos, exclusivamente en los lugares donde deban actuar".

Con todo, Mascareñas prefiere ser cauto: "Aún falta mucho por hacer, seguimos trabajando para optimizar la reacción y mejorar su eficiencia antes de poder demostrar su eficacia en sistemas vivos, pero no cabe duda de que los resultados son muy prometedores", asegura.