Antibióticos descubiertos en el suelo de un Volcán de Camerún hace medio siglo finalmente han sido sometidos a ingeniería inversa por investigadores japoneses, brindando a los científicos médicos un nuevo fármaco potencial en la lucha contra las infecciones.
En 1974, el químico alemán Axel Zeeck y su colega turco Mithat Mardin mostraron pigmentos rojos producidos por la bacteria. Streptomyces arenae tener propiedades antimicrobianaslo que los convierte en un material atractivo para que los farmacólogos jueguen con él.
Sintetizar los compuestos potencialmente útiles conocidos como β- y γ-naftociclinona en cantidades útiles resultó ser un desafío. A menudo se requiere algo de prueba y error para descubrir las reacciones químicas necesarias, aunque la complejidad de las naftociclinonas hace que sea difícil crearlas sin introducir una amplia variedad de subproductos en el camino.
Sólo ahora tengo rInvestigadores del Instituto de Ciencias de Tokio pudieron hacer el trabajo, utilizando un enfoque conocido como análisis retrosintético.
Como se puede adivinar por el nombre, implica trabajar hacia atrás desde una molécula objetivo para descubrir sus componentes básicos. Es un poco como dividir una máquina compleja en sus componentes: piezas que son más fáciles de entender y ensamblar.
El equipo comenzó con β-naftociclinona, ya que la γ-naftociclinona puede considerarse una variación. Como muchas moléculas grandes, una combinación de unidades moleculares más simples sirvió como punto de partida para la construcción del compuesto.
Uniendo las dos unidades hay una molécula compleja llamada biciclo.[3.2.1]octadienona, aunque es más fácil decirlo que hacerlo colocar el producto químico en la posición perfecta sin cambiar los otros componentes o crear un producto completamente diferente.
Guiados por su receta retrosintética y aplicando una serie de métodos químicos avanzados, los investigadores encontraron un camino que les permitió posicionar las piezas con precisión y unirlas de una manera que no afectara su función.
El momento de la verdad llegó al comparar las disposiciones exactas de los átomos en 3D (o en términos científicos, la dicroísmo circular espectros – de los compuestos sintetizados con los creados por la naturaleza en el volcán.
“Los espectros de dicroísmo circular de nuestros compuestos sintetizados eran idénticos a los de los naturales, lo que implica que la configuración absoluta de las moléculas sintéticas y naturales era la misma”. dice químico Yoshio Ando del Instituto de Ciencias de Tokio.
Estos métodos finalmente permitieron a los investigadores sintetizar β-naftociclinona con un rendimiento de al menos el 70 por ciento (es decir, el 70 por ciento de la cantidad máxima esperada dados los materiales de partida).
Luego utilizaron otro proceso químico, la lactonización oxidativa, para producir γ-naftociclinona con un rendimiento del 87 por ciento. Los dos compuestos son similares, pero la γ-naftociclinona tiene algunos extras adicionales.
Sintetizando los antibióticos en un laboratorio se podrían producir en mayores cantidades para uso médico y de investigación: no es necesario realizar viajes regulares a un volcán, por ejemplo. Es más, los investigadores creen que los enfoques cuidadosamente calibrados que utilizaron aquí también se pueden utilizar en estudios futuros, particularmente en la síntesis de otros compuestos con estructuras similares.
“En nuestro laboratorio ya se están realizando más esfuerzos en este sentido”, dice Andó.
La investigación ha sido publicada en Angewandte Chemie Edición Internacional.