La primera síntesis ribosómica de péptidos cíclicos abre nuevas formas para el diseño de la próxima generación de medicamentos

En las células humanas, los ribosomas se han conocido durante mucho tiempo como las «fábricas de proteínas» que son responsables de sintetizar proteínas al ensamblar aminoácidos. Sin embargo, una investigación innovadora reciente ha demostrado que estas máquinas moleculares también pueden producir estructuras en forma de anillo en proteínas, una capacidad que no han demostrado durante miles de millones de años de evolución.

Este estudio innovador, publicado en la revista Comunicación de la naturalezafue dirigido por el profesor Joongoo Lee del Departamento de Ingeniería Química de Postech (Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang). Tradicionalmente, los ribosomas solo han podido crear huesos lineales de péptielback que no son particularmente estables o efectivos para unirse a objetivos terapéuticos como virus o células cancerosas.

El equipo de investigación reconoció que muchos antibióticos naturales, incluida la penicilina, contienen estructuras en forma de anillo que mejoran su estabilidad y capacidad de unión. Intentaron determinar si los ribosomas podrían diseñarse para sintetizar estos péptidos cíclicos críticos.

En lugar de cambiar los ribosomas mismos, los investigadores desarrollaron un conjunto de 26 aminoácidos especialmente diseñados que fomentan la formación de anillos durante el proceso de síntesis de proteínas. Usando un sistema de síntesis de proteínas libres de células, mostraron que los ribosomas ahora podían no solo generar cadenas lineales, sino también estructuras de anillo de núcleo como pentágonos y hexágonos.

Es notable que estas reacciones tuvieran lugar en condiciones biológicas simples: 37 ° C y un pH de 7.5, sin la necesidad de modificaciones externas en los mecanismos naturales del ribosoma. Este enfoque innovador se está extendiendo a investigaciones anteriores realizadas por el profesor Lee y su equipo en 2022, donde investigaron por primera vez la posibilidad de síntesis ribosómica de anillos de seis personas.

Una mejora adicional de la importancia de este nuevo estudio es la capacidad de organizar finamente el proceso de formación del anillo ajustando los diseños de los aminoácidos recién diseñados. Las implicaciones de estos hallazgos son sustanciales, la apertura de las carreteras para nuevas reacciones químicas y puede conducir al desarrollo de la próxima generación de biomateriales terapéuticos y avanzados.

El profesor Lee expresó su sorpresa sobre cuán de cerca se parecían las reacciones en el ribosoma como procesos químicos establecidos. Dijo que la visión de cómo los miles de componentes de ribosomas se coordinan para producir estructuras moleculares tan complejas, podría mejorar nuestra comprensión de la vida y la evolución biológica.

La investigación marca un importante salto hacia adelante en el campo de la síntesis de proteínas y el diseño de fármacos, por lo que el camino se libera para soluciones terapéuticas más efectivas y progreso en la tecnología biomaterial.