Químics de la UdG milloren l’eficiència en la producció d’un fàrmac a partir d’un nou enzim

El grup de recerca CompBioLab de la Universitat de Girona i un centre de l’Institut de Biotecnologia Industrial de Tianjin (Xina) han millorar l’eficiència en la producció d’un fàrmac a partir d’uns enzims. S’anomenen Alcohol Deshidrogenases (ADH) i són capaços de produir únicament el producte actiu d’un medicament. Això evita el que succeeix en la majoria de processos de producció de medicaments on s’obtenen molts subproductes que no tenen activitat farmacològica. Aquest fet redueix dràsticament l’eficiència de producció. Gràcies a aquest estudi, publicat a la revista Nature Catalysis, s’obre una via per millorar precisament aquesta eficiència amb l’ús d’aquests enzims.

El que han fet des del grup de recerca CompBioLab de la Universitat de Girona (UdG), adscrit a l’Institut de Química Computacional i Catàlisi (IQCC), ha estat proposar-se augmentar l’eficiència en la síntesis de fàrmacs i, concretament, ho ha fet amb medicaments utilitzats com a hormones anticonceptives, com el Levonorgestel o el Gestodene.

L’estudi s’ha realitzat en col·laboració amb el centre Engineering Research Center of Biocatalytic Technology, encapçalat per l’investigador Dunming Zhu i adscrit a l’Institut de Biotecnologia Industrial de Tianjin (Xina). Els dos equips han dissenyat un nou enzim capaç de produir només el producte actiu del medicament amb ‘una gran eficiència catalítica’. Segons explica una de les investigadores del projecte, Sílvia Osuna, el que es volia eraobtenir un nou mètode d’interès industrial per a la síntesi del compost (13R, 17S)-metil secol. ‘La reacció química per obtenir aquest compost s’ha pogut accelerar a partir biocatalitzadors, com els enzims anomenats Alcohol Deshidrogenases (ADH)’, afegeix l’investigador Miguel A. Maria-Solano.

Els catalitzadors son substàncies capaces d’augmentar la velocitat de les reaccions químiques i, per tant, permeten obtenir les quantitats necessàries d’un producte de manera molt més ràpida i eficient. La reducció química de precursors d’hormones esteroides suposa un gran repte en el camp de la química i la biocatàlisi atès que no hi ha enzims naturals que la portin a terme de manera eficient.

Estudis de cristal·lografia de raigs X conjuntament amb eines computacionals de Dinàmica Molecular (MD) han permès entendre l’origen de la gran activitat aconseguida per l’enzim mutant que els responsables d’aquest projecte han dissenyat respecte l’enzim natural. Les simulacions permeten estudiar la mobilitat dels enzims i visualitzar la interacció entre l’enzim i el reactiu corresponent perquè tingui lloc la reacció química, en aquest cas entre l’ADH i el precursors d’hormones esteroides.

‘Sorprenentment, hem trobat diferències dràstiques pel que fa a la mobilitat de l’enzim mutant que vam dissenyar respecte l’enzim natural’, apunta Osuna. Per la seva banda, Maria-Solano destaca que ‘mitjançant l’anàlisi de les simulacions es van identificar les propietats dinàmiques i estructurals que ha de tenir l’enzim per a catalitzar eficientment la reacció en estudi’.

Les conclusions del projecte posen de manifest la importància de la línia de recerca del grup CompBioLab, basada en estudiar la flexibilitat dels enzims. Aquests resultats també estableixen els fonaments pel desenvolupament de protocols computacionals basats en simulacions de Dinàmica Molecular pel disseny de nous enzims ADH per la producció de fàrmacs. ‘Aquests protocols computacionals son altament interessants per reduir els costos de fabricació de molts dels medicaments actuals’, recalquen els investigadors.