Suiker- of koolhydraatsynthese is belangrijk voor de ontwikkeling van diagnostische tests, vaccins en nieuwe medicijnen. In een gezamenlijke studie is onderzoekers hebben koolhydraten gesynthetiseerd met enzymen door een reactie die tot nu toe niet veel is bestudeerd op deze biomoleculen en die weinig bijproducten creëert.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie , is geleid door de onderzoeker Carme Rovira, ICREA-onderzoeker van het IQTCUB, en Benjamin G. Davis, van de Universiteit van Oxford. De studie heeft ook de deelname van Javier Iglesias-Fernández, onderzoeker in opleiding aan de UB en eerste auteur van de studie waarin de supercomputer Mare Nostrum (van Barcelona Supercomputing Center, BSC-CNS) werd gebruikt om multi-schaal moleculaire dynamica-simulaties te creëren.

Suiker- of koolhydraatsynthese in het laboratorium (conventionele chemische synthese) is meestal duur en vereist veel werk; daarom zijn er de afgelopen jaren veel inspanningen geleverd om dit met enzymen te doen, die natuurlijke katalysatoren zijn. Echter, de enzymen die suiker synthetiseren (genaamd glycosyltransferasen) zijn moeilijk te manipuleren. Dit vormt een obstakel voor de ontwikkeling van potentiële geneesmiddelen die kunnen worden gebruikt voor de behandeling van talrijke ziekten die verband houden met koolhydraatactieve enzymen, zoals diabetes of bepaalde vormen van kanker.

Tegenwoordig is het klassieke idee dat koolhydraten een energiebron zijn veranderd. Men weet nu dat koolhydraten een essentiële rol spelen bij veel moleculaire processen in de cel, van het detecteren van pathogene agentia tot cellulaire communicatie of ontstekingsremmende reacties. Daarom is er grote belangstelling voor het ontwerp van medicijnen die de structuur van koolhydraten kopiëren, omdat ze gemakkelijk zouden worden geassimileerd en herkend door een deel van het biologische receptorsysteem.

Nieuwe enzymen die van degraderende naar het synthetiseren van koolhydraten gaan

Nu hebben de teams uit Barcelona en Oxford de manier gevonden om een ​​enzym (glycosidase) te modificeren dat gewoonlijk koolhydraten afbreekt (het katalyseert de hydrolyse in glycosidische bindingen) zodat het omgekeerd werkt en koolhydraten synthetiseert. "Bovendien, deze synthese is bereikt met een nieuwe reactie die nog niet was waargenomen in glycosidase. Dit is een variatie op een reactie die front-face of SNi-achtig wordt genoemd", zegt Carme Rovira. "Het voordeel van deze reactie in glycosidase -vervolgt de onderzoeker- is dat het de synthese op een schone manier maakt, zonder bijna hydrolyseresiduen te veroorzaken en economisch levensvatbare substraten (suiker) te gebruiken. we gebruikten onze ervaring met enzymen die koolhydraten synthetiseren om de reactie aan de ene kant toe te passen in andere enzymen met meer biotechnologische mogelijkheden", concludeerde de onderzoeker. Haar team (sites.google.com/site/roviralab/) ontdekte de moleculaire basen van de ene kant mechanisme in enzymen in 2001.

In de studie, de synthese is uitgevoerd met een specifiek enzym, de Sulfolobus solfataricus bèta-glycosidase, maar het kan worden toegepast op andere enzymen met behulp van een vergelijkbare technische methode van het actieve centrum.

Met behulp van enzymen die suikers afbreken (glycosidehydrolasen), zonder problemen voor hun manipulatie en die gemakkelijk kunnen worden gewijzigd, zoals te zien is in deze studie, vertegenwoordigt, dus, een veelbelovend alternatief voor het verkrijgen van nieuwe koolhydraten.