Diseñan una secuencia de carbohidratos capaz de plegarse en una estructura secundaria estable

CIC bioGUNE participa en esta investigación liderada por el Max Planck Institute of Colloids and Interfaces que ha sido publicada en la revista Nature Chemistry

Hasta ahora solo se habían desarrollado biopolímeros autoplegables para ADN y proteínas

Este trabajo abre la puerta a dotar a los glicanos de nuevas propiedades y funciones

CIC bioGUNE ha participado en una investigación, liderada por el Max Planck Institute of Colloids and Interfaces (MPICI), que ha logrado diseñar por primera vez una secuencia de carbohidratos capaz de plegarse en una estructura secundaria estable. Hasta ahora, tales biopolímeros autoplegables solo se habían desarrollado para ADN y proteínas, y los azúcares eran considerados demasiado flexibles para asumir una conformación estable. El trabajo, que ha sido publicado en la revista Nature Chemistry, abre perspectivas completamente nuevas en biomedicina y ciencia de materiales.

En su reciente artículo en la revista Nature Chemistry, Delbianco y su equipo de colaboradores entre los que se encuentra Jesús Jiménez Barbero, director científico de CIC bioGUNE y Profesor de Investigación Ikerbasque, han demostraron que es posible diseñar glicanos que adopten una conformación estable específica.

Han vinculado motivos naturales de azúcar para generar una forma que no existe en la naturaleza, que se asemeja a una horquilla. En un enfoque similar al usado en el Lego, han conectado dos varillas lineales que contienen fragmentos de celulosa (en azul en la imagen) a un giro de glicano rígido (en verde en la imagen) 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», señala la doctora Martina Delbianco. La estructura se preparó rápidamente utilizando la metodología conocida como «Automated Glycan Assembly» (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 tridimensional de la molécula diseñada, se han utilizado una gran cantidad de metodologías, especialmente Resonancia Magnética Nuclear. Estos experimentos se han realizado esencialmente en el grupo de Glicobiología Química de CIC bioGUNE. «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 realizar transformaciones químicas específicas o como unidades estructurales para la creación de nanomateriales», dice la Dra. Martina Delbianco.

Los  carbohidratos constituyen aproximadamente el  80%  de  la  biomasa de  nuestro planeta -la mitad en tierra y la otra mitad en el mar-. Sin embargo, sus propiedades materiales aún son poco conocidas. Así como el conocimiento sobre proteínas naturales ha sido utilizado para diseñar secuencias de péptidos sintéticos que pudieran adoptar formas 3D programables y realizar funciones específicas como, por ejemplo, para producir fármacos y materiales de nanotecnología, los avances científicos generados por esta investigación puede proporcionar aún más oportunidades, debido a su mayor abundancia y diversidad en comparación con los péptidos. “Mediante esta investigación multidisciplinar hemos abierto nuevos horizontes para diseñar y preparar nuevas moléculas sostenibles basadas en carbohidratos y conocer su estructura en tres dimensiones.  Ahora  debemos  aprender  a  modular  sus  propiedades  a  voluntad  y aplicarlas en nanotecnología y biomedicina”, añade el Dr. Jesús Jiménez-Barbero.