Aprovechando las formas naturales de agregar grupos sulfato por enzimas, los científicos del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk de la Universidad Técnica de Dinamarca DTU han demostrado por primera vez cómo producir una amplia gama de compuestos fenólicos sulfatados en huéspedes microbianos:- fábricas de células. Esta investigación pionera, publicada en Comunicaciones de la naturaleza , permite la producción a gran escala de compuestos fenólicos sulfatados por fermentación.
"Las perspectivas son de gran alcance ya que la sulfatación se puede utilizar para una amplia gama de productos como agentes antiincrustantes y productos farmacéuticos. Este trabajo podría significar medicamentos más baratos y mejores en el futuro, así como bioquímicos y polímeros con nuevas propiedades,"dice el autor correspondiente, el profesor Alex Toftgaard Nielsen, del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk. También es CSO en Cysbio, una empresa que trabaja para comercializar productos de, entre otras cosas, moléculas sulfatadas.
Los compuestos fenólicos son moléculas aromáticas con usos en áreas como la medicina, nutracéuticos y otros antioxidantes, la industria cosmética y la industria de polímeros. Agregar residuos de sulfato a los compuestos fenólicos puede aumentar la acidez y la solubilidad de la molécula, además de disminuirla toxicidad
Como prueba de concepto para el proceso de sulfatación en las fábricas de células, los investigadores querían producir ácido zosterico. Este ácido se encuentra en el pasto de la planta marina y es un poderoso agente antiincrustante. Utilizado en la pintura de barcos, podría inhibir el crecimientode algas en el casco. Además, tiene aplicaciones en desinfectantes, donde puede prevenir la fijación de bacterias en superficies biopelículas, por ejemplo, en hospitales.
Hoy, el ácido zosterico se puede extraer del material vegetal, pero los títulos son bajos y el costo es alto. El ácido zosterico también se puede sintetizar químicamente, pero esto requiere condiciones químicas severas y genera una gran cantidad de desechos químicos.el proceso es preferible
Los investigadores tuvieron que rediseñar y reconectar varios genes dentro de la fábrica de células para optimizar el proceso de sulfatación. Esto se logró mejorando la absorción de sulfato y optimizando la disponibilidad de la enzima donante de sulfato en la célula.
El resultado fue la producción de hasta cinco gramos por litro de ácido zosterico en la llamada fermentación en lotes alimentados. Este rendimiento es impresionante, ya que la naturaleza normalmente solo produce ácido zosterico en cantidades muy bajas, y porque la síntesis química es extremadamente difícily caro.
Biológicamente, el ácido zosterico es creado por una enzima sulfotransferasa que transfiere un grupo lateral de sulfato a una molécula de bloque de construcción específica. Por lo tanto, los investigadores aislaron sulfotransferasas de humanos, moscas de la fruta, hierba de anguila, ratas, pollos, conejos, perros,gusanos, pez cebra y cerdos para encontrar el más eficiente. La enzima ganadora se aisló realmente del hígado de rata y funcionó de manera excelente en el huésped de producción microbiana.
Usando este método, los investigadores también encontraron sulfotransferasas que podrían sulfurar el poderoso resveratrol antioxidante que se encuentra en el vino tinto. Hoy en día, debido a su muy bajo contenido en uvas, procesos de purificación tediosos y la necesidad de usar productos químicos agresivos para hacerPor lo tanto, la extracción de resveratrol de las plantas es difícil, lleva mucho tiempo y es insostenible.
En las uvas, el resveratrol se encuentra en una forma inactiva sin sulfatar. Al ingresar al cuerpo humano, el resveratrol es sulfatado por el hígado para activarse, lo que le da a la molécula sus propiedades antioxidantes. Por lo tanto, puede producir grandes cantidades de resveratrol sulfatadoen las fábricas celulares se abre a la producción de un antioxidante más activo y biodisponible, un proceso que también puede usarse para modificar las propiedades de los productos farmacéuticos.
Además, los investigadores demostraron que algunas de las sulfotransferasas también podían sulfurar el ácido vanílico. Esto también es un producto que puede fabricarse en una fábrica de células microbianas y tiene potencial de mercado.
"Desde una perspectiva científica, ser capaz de producir compuestos fenólicos sulfatados en fábricas de células microbianas es fantástico, pero también podría tener impactos sociales ya que estas moléculas tienen aplicaciones tanto como bioquímicos, como nutracéuticos e incluso como medicamentos", dice primeroautor del estudio, Christian Bille Jendresen, director de I + D de Sulfation Technologies en la empresa de nueva creación Cysbio, que se ha convertido en el Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk, DTU.
"Podemos crear una amplia gama de productos químicos interesantes que encontrarán diferentes formas en el mercado", dice.
Este trabajo pionero ha permitido la producción de una nueva clase de bioquímicos sulfatados que probablemente encontrarán muchas aplicaciones biotecnológicas.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Dinamarca . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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