Molts medicaments presenten limitacions en el seu procés de producció: en la majoria dels casos, s’obtenen molts subproductes que no tenen activitat farmacològica i això redueix dràsticament l’eficiència de producció. Un estudi científic del grup de recerca CompBioLab de la Universitat de Girona (UdG), adscrit a l’Institut de Química Computacional i Catàlisi (IQCC), s’ha proposat augmentar l’eficiència en la síntesis de fàrmacs i, concretament, ho ha fet amb medicaments utilitzats com a hormones anticonceptives, com el Levonorgestel o el Gestodene.

L’estudi s’ha realitzat en col·laboració amb el centre Engineering Research Center of Biocatalytic Technology, encapçalat per l’investigador Dunming Zhu i adscrit a l’Institut de Biotecnologia Industrial de Tianjin (Xina). Els dos equips han dissenyat un nou enzim capaç de produir només el producte actiu del medicament amb una gran eficiència catalítica. “Volíem obtenir un nou mètode d’interès industrial per a la síntesi del compost (13R, 17S)-metil secol”, explica una de les investigadores del projecte, Sílvia Osuna. “La reacció química per obtenir aquest compost s’ha pogut accelerar a partir biocatalitzadors, com els enzims anomenats Alcohol Deshidrogenases (ADH)”, afegeix l’investigador Miguel A. Maria-Solano.

Els catalitzadors son substàncies capaces d’augmentar la velocitat de les reaccions químiques i, per tant, permeten obtenir les quantitats necessàries d’un producte de manera molt més ràpida i eficient. La reducció química de precursors d’hormones esteroides suposa un gran repte en el camp de la química i la biocatàlisi atès que no hi ha enzims naturals que la portin a terme de manera eficient.

Estudis de cristal·lografia de raigs X conjuntament amb eines computacionals de Dinàmica Molecular (MD) han permès entendre l’origen de la gran activitat aconseguida per l’enzim mutant que els responsables d’aquest projecte han dissenyat respecte l’enzim natural. Les simulacions permeten estudiar la mobilitat dels enzims i visualitzar la interacció entre l’enzim i el reactiu corresponent perquè tingui lloc la reacció química, en aquest cas entre l’ADH i el precursors d’hormones esteroides.

“Sorprenentment, hem trobat diferències dràstiques pel que fa a la mobilitat de l’enzim mutant que vam dissenyar respecte l’enzim natural”, apunta Sílvia Osuna. Miguel A. Maria-Solano agrega: “Mitjançant l’anàlisi de les simulacions vam identificar quines son les propietats dinàmiques i estructurals que ha de tenir l’enzim per a catalitzar eficientment la reacció en estudi”.

Les conclusions del projecte evidencien la importància de la línia de recerca del grup CompBioLab, basada en estudiar la flexibilitat dels enzims. Aquests resultats també estableixen els fonaments pel desenvolupament de protocols computacionals basats en simulacions de Dinàmica Molecular pel disseny de nous enzims ADH per la producció de fàrmacs. “Aquests protocols computacionals son altament interessants per a reduir els costos de fabricació de molts dels medicaments actuals”, recalquen els investigadors.

L’article s’ha publicat a la revista Nature Catalysis (https://www.nature.com/articles/s41929-019-0347-y).