Nuevo descubrimiento hacia el origami de azúcar

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por Max Planck Society

Investigadores del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces (MPICI) han diseñado una secuencia de carbohidratos capaz de plegarse en una estructura secundaria estable. 

Hasta ahora, dichos biopolímeros auto-plegables solo se habían desarrollado para el ADN y las proteínas, y los azúcares se consideraban previamente demasiado flexibles para adoptar una conformación estable. Los carbohidratos plegados podrían abrir perspectivas completamente nuevas en biomedicina y ciencia de materiales.

Los carbohidratos representan aproximadamente el 80% de la biomasa terrestre, la mitad en tierra y la mitad en el mar. Sin embargo, sus propiedades materiales aún se comprenden bastante mal. Los investigadores dirigidos por la Dra. Martina Delbianco, del Departamento de Sistemas Biomoleculares, están interesados en cómo los polisacáridos, o cadenas largas de azúcares, se pliegan y ensamblan en materiales. Por ejemplo, han descubierto cómo las cadenas individuales de glucosa se unen para generar celulosa, el componente principal de las plantas.

Usando este conocimiento, ahora están diseñando carbohidratos no naturales. Su trabajo está inspirado en la investigación de péptidos (proteínas cortas). El conocimiento sobre proteínas naturales se utilizó para diseñar secuencias sintéticas de péptidos que podrían adoptar formas 3D programables y realizar funciones específicas. Este enfoque abrió muchas posibilidades, por ejemplo, en la producción de medicamentos y nanotecnología. Los carbohidratos ofrecen aún más oportunidades debido a su mayor abundancia y diversidad en comparación con los péptidos.

En su artículo publicado en la revista Nature Chemistry, la Dra. Delbianco y su equipo demostraron que es posible diseñar glicanos que adopten una conformación estable específica en una solución acuosa. Unieron motivos de azúcares naturales para generar una forma que no existe en la naturaleza, un clip. Usando un enfoque similar a los bloques de Lego, conectaron dos varillas de celulosa lineales (en azul) a un giro glicano rígido (en verde) para obtener una nueva forma no natural.

'Los carbohidratos se pueden generar con formas programables, lo que abre la posibilidad de dotar a los glicanos de nuevas propiedades y funciones', dice la Dra. Martina Delbianco. La estructura se preparó rápidamente utilizando 'Ensamblado Automático de Glicanos' (AGA), un proceso en el que los monosacáridos se conectan en un sintetizador automatizado para generar secuencias de polisacáridos a medida. Para revelar la estructura 3D, el grupo de la Dra. Delbianco utilizó una gran variedad de técnicas analíticas.

Además, investigadores internacionales como el Prof. Jesús Jiménez-Barbero de CIC BioGUNE colaboraron con la Dra. Martina Delbianco. 'La estructura 3D de una biomolécula determina su función. Esto podría significar, por ejemplo, que en el futuro podríamos usar azúcares plegados como medicamentos, como catalizadores para transformaciones químicas o como unidades estructurales para la creación de nanomateriales', dice la Dra. Martina Delbianco.

Información de la revista: Nature Chemistry

Proporcionado por: Max Planck Society