XXXIV Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Química

XXXIV Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Química
BIOCATÁLISIS: COPIANDO LAS “ESTRATEGIAS SINTÉTICAS NATURALES”
E. García-Junceda
Dpto. de Química Bio-Orgánica, Instituto de Química Orgánica General (IQOG-CSIC)
Juan de la Cierva, 3, 28006, Madrid, tfno: +34 915 622900; [email protected]
Productos Naturales, sondas moleculares en sistemas biológicos
El objetivo último de la biocatálisis es transferir la eficacia sintética que muestran los
seres vivos al laboratorio, por lo que debe imitar las estrategias sintéticas empleadas
por éstos. La “estrategia sintética natural”, se basa en tres aspectos clave: i) la
utilización de las enzimas como catalizadores; ii) el uso secuencial de estos
catalizadores en reacciones en cascada (rutas biosintéticas) y iii) la
compartimentalización de enzimas o rutas incompatibles en distinto orgánulos o
compartimentos celulares. Estos tres aspectos que conforman la “estrategia sintética”
de la naturaleza son los que la biocatálisis pretende imitar. Así, las técnicas de DNA
recombinante y especialmente la PCR, han permitido y facilitado la obtención de gran
cantidad de enzimas que anteriormente eran difícilmente accesibles y que son
capaces de catalizar una miríada de reacciones químicas. Pero, además, estas
técnicas han permitido desarrollar estrategias para modificar aspectos de la catálisis
enzimática que son clave desde el punto de vista de la biocatálisis como son la
especificidad por el sustrato, regio- y enantioselectividad, estabilidad, etc. Las rutas
biosintéticas desarrolladas por los seres vivos pueden asimilarse en la biocatálisis al
uso de sistemas multienzimáticos en fase homogénea. La acción concertada de varias
enzimas que actúan secuencialmente presenta extraordinarias ventajas desde el punto
de vista sintético ya que permite convertir en irreversible un proceso reversible,
desplazar el equilibrio de una reacción, eliminar problemas de inhibición del catalizador
por exceso de producto o prevenir la falta de sustratos por su dilución o degradación
en el medio celular, etc. Por último, la compartimentalización en diferentes orgánulos
que llevan a cabo los seres vivos, es mimetizada en el campo de la biocatálisis
mediante diferentes estrategias de inmovilización (confinamiento físico de una enzima
o varias enzimas en una región determinada del espacio) como pueden ser la
microencapsulación, el atrapamiento en liposomas o fibras huecas entre otros
ejemplos.
Algunas de estas estrategias se ilustrarán en presente comunicación con trabajos
realizados en nuestro grupo de investigación, en el que durante estos últimos años,
hemos intentado paliar el principal inconveniente que presenta la aplicación sintética
de las aldolasas dependientes de dihidroxiacetona (DHA) fosfato.
Agradecemos al Ministerio de Ciencia e Innovación (Grant PI11/01436) y a la
Comunidad de Madrid (Grant S2009/PPQ-1752) el soporte financiero.