Equipe da UC Santa Barbara desenvolve método eficiente para sintetizar aminoácidos não naturais
Uma equipe da UC Santa Barbara desenvolveu uma técnica eficiente para sintetizar aminoácidos não naturais já prontos para uso na construção de peptídeos. Publicado no *Journal of the American Chemical Society*, o método usa catálise por ouro e um suporte de resina para simplificar a síntese e a purificação, ampliando as possibilidades para terapias peptídicas e pesquisa em materiais.
A equipe de pesquisa da UC Santa Barbara desenvolveu uma técnica para sintetizar de forma eficiente aminoácidos não naturais e aplicá-los à construção de peptídeos. A metodologia, publicada no Journal of the American Chemical Society, deve impulsionar significativamente a pesquisa em peptídeos, dando aos cientistas maior acesso a aminoácidos além dos 22 encontrados na natureza.
"A principal vantagem é que esses aminoácidos saem do processo já em uma forma que pode ser usada diretamente para produzir peptídeos, sem etapas adicionais de modificação", disse o primeiro autor Phil Kohnke, doutorando no laboratório do autor sênior Liming Zhang, no Departamento de Chemistry & Biochemistry. "Em comparação com as abordagens existentes, este é um dos métodos mais diretos e amplamente úteis relatados até agora."
A técnica permite que cientistas acessem, com muito mais eficiência, aminoácidos além dos 22 encontrados na natureza. Ao produzir aminoácidos em uma forma pronta para a síntese de peptídeos, o método elimina várias etapas difíceis exigidas nas abordagens tradicionais.
Aminoácidos são os blocos de construção das proteínas, o que os torna algumas das moléculas biológicas mais fundamentais. A ligação de 10 a 50 aminoácidos produz um peptídeo. As proteínas, por sua vez, são mais longas, mais complexas e podem consistir em múltiplos peptídeos. O grupo amino de um sempre se liga ao grupo de ácido carboxílico de outro. A ordem dos aminoácidos é uma característica definidora de peptídeos e proteínas.
Embora existam centenas de tipos de aminoácidos, apenas 22 são naturalmente utilizados por formas de vida para construir proteínas. Eles incluem 20 variantes canônicas codificadas no DNA e duas produzidas por outros mecanismos. Cientistas já conseguem produzir aminoácidos naturais de forma barata. "Mas desenvolvemos uma síntese química eficiente para produzir aminoácidos não naturais ou não canônicos de modo que possam ser usados diretamente na síntese de peptídeos", disse Zhang.
O artigo publicado recentemente detalha uma nova técnica para sintetizar aminoácidos e então ligá-los em peptídeos usando um suporte de resina. A equipe utiliza catálise por ouro para criar aminoácidos a partir de ingredientes químicos baratos e prontamente disponíveis. A técnica é altamente estereosseletiva, o que significa que pode produzir aminoácidos com uma quiralidade específica, em vez de uma mistura indesejada de formas destras e canhotas.
As técnicas sintéticas atuais exigem remover o constituinte que protege o grupo amino, bem como ativar o grupo ácido durante a síntese de peptídeos. No entanto, o método deles produz aminoácidos em que o grupo ácido já está preparado para reagir; apenas o grupo amino precisa ser desprotegido.
A equipe utilizou um suporte de resina para montar peptídeos a partir dos aminoácidos. A estrutura se prende a um lado do peptídeo em crescimento, permitindo adicionar aminoácidos um a um à molécula em um processo de enxaguar e repetir. "Basicamente, prendemos as coisas à resina e então apenas fazemos a cadeia crescer", disse ele.
Essa técnica é popular na indústria porque simplifica muito o processo de purificação. Em vez de passar pelo esforço tedioso de purificar os peptídeos a partir de uma solução, as moléculas podem ser clivadas do suporte e lavadas. "Nosso método pode ser incorporado a esse processo com pouquíssimo atrito ou necessidade de adaptação", acrescentou Kohnke.
Ter acesso a mais aminoácidos abre possibilidades completamente novas para bioquímicos, pesquisadores médicos e cientistas de materiais. Porém, produzir aminoácidos não naturais costuma ser difícil, caro ou impraticável. "Muitos métodos existentes envolvem muitas etapas demoradas, funcionam apenas para um conjunto restrito de moléculas ou exigem manipulações adicionais antes de ficarem prontos para a síntese de peptídeos", disse Kohnke. A nova técnica resolve a maior parte desses problemas, produzindo de forma fácil e barata aminoácidos que são imediatamente úteis para a síntese de peptídeos.
Zhang tem interesse particular em desenvolver novos terapêuticos peptídicos. Peptídeos vêm sendo usados em mais de 80 medicamentos no mundo desde que a insulina foi sintetizada pela primeira vez na década de 1920, o que transformou o diabetes tipo 1 de uma sentença de morte em uma condição totalmente manejável. Peptídeos contendo aminoácidos não naturais podem ser tornados mais resistentes a enzimas ou moldados para se ajustar a receptores-alvo de forma mais eficaz.
Embora o trabalho atual seja principalmente um avanço em química, ele pode orientar estudos pré-clínicos de medicamentos no futuro ao fornecer aos químicos medicinais um conjunto de ferramentas mais rico para projetar e testar terapêuticos peptídicos. A equipe agora busca colaborações para tornar a metodologia acessível a pesquisadores que atuam no desenvolvimento de fármacos e na ciência de materiais.