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viernes, 18 de noviembre de 2016

El origami químico que produce los nuevos compuestos vegetales con potencial terapéutico y económico

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Las plantas producen innumerables tipos de compuestos, también conocidos como productos naturales, que son los que fabrican las plantas usando las enzimas predeterminadas por su código genético. Muchos de estos productos naturales son muy útiles como antibióticos, fármacos anticancerosos o vitaminas, entre otras miles de aplicaciones. Y muchos de estos compuestos son demasiado complejos para sintetizarlos en laboratorio, pero pueden ser purificados desde las plantas en las que se encuentran.

Robert Minto, Ph.D., es profesor asociado de química y biología química en la School of Science at Indiana University-Purdue University Indianapolis. Crédito: Whitney Walker.
Un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences se centra en los triterpenos, un gran grupo de compuestos naturales de plantas con una gama de funciones biológicas y de usos potenciales en medicina (por ejemplo, como antibióticos), en la industria (por ejemplo, como agentes anti-espuma) y en otros campos, incluyendo un uso prometedor como edulcorante natural, significativamente más dulce que el azúcar.

Los investigadores del estudio informan que el cambio del código genético de un aminoácido en una planta comienza un proceso que altera la forma y la función de una enzima, que cambia el plegado del precursor químico, esta es una técnica que podría considerarse como un origami químico, produciendo un nuevo producto natural y con una variedad de usos potenciales. En concreto, cambiaron un aminoácido de la primera enzima en una vía que produce un producto natural que protege a la planta de la avena de patógenos fúngicos, lo que le da resistencia a la enfermedad. Además de las muchas variedades de plantas de avena, el conocimiento que adquirieron resilta relevante para otros cultivos.

Las plantas funcionan como fábricas de productos químicos y pueden ser alteradas a fin de producir compuestos químicos específicos, muchos de los cuales pueden ser útiles de formas que aún no entendemos. Alterar cómo una enzima pliega el precursor químico, resultando  un nuevo compuesto, es análogo a cambiar el diseño o el modelo de una máquina-herramienta utilizada en una fábrica de automóviles o refrigeradores. Son piezas -puertas o aparatos - que la fábrica también cambiará.

"Cambiar o modificar las plantas no es un concepto nuevo, los seres humanos lo han estado haciendo con éxito durante miles de años", dijo el co-autor del estudio Robert Minto, profesor asociado de química y biología química en la School of Science at Indiana University-Purdue University Indianapolis. "En el estudio publicado en PNAS, cambiamos un solo aminoácido en una enzima en la raíz de la planta de avena para alterar la función. Ser capaz de hacerlo directamente es mucho más eficiente que cruzar cultivos de plantas hasta que finalmente obtengas la versión correcta del gen, para producir el producto natural que uno desea."

"Cuando ensayamos ingeniería biológica, buscamos algo, como la levadura, que es fácil de cultivar", dijo Minto. "Nuestro objetivo es identificar compuestos con usos medicinales, ambientales y de otro tipo que puedan producirse de manera renovable en cantidades sustanciales y a un costo razonable".

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Ref. Science Daily.com: 17 nov.2016
“Chemical origami yields new plant compounds with therapeutic and economic potential”
- Imagen: Robert Minto, Ph.D., es profesor asociado de química y biología química en la School of Science at Indiana University-Purdue University Indianapolis. Crédito: Whitney Walker, School of Science, Indiana University-Purdue University Indianapolis
- Fuente: Materials provided by Indiana University-Purdue University Indianapolis School of Science.
- Journal Reference: Melissa Salmon, Ramesha B. Thimmappa, Robert E. Minto, Rachel E. Melton, Richard K. Hughes, Paul E. O’Maille, Andrew M. Hemmings, Anne Osbourn. A conserved amino acid residue critical for product and substrate specificity in plant triterpene synthases. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; 113 (30): E4407 DOI: 10.1073/pnas.1605509113.


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