• Al miniaturizar ensayos bioquímicos
se consigue un ahorro masivo de compuestos, la disminución
del tiempo de análisis y el incremento de la automatización,
dijo Luis Olguín Contreras, de la FQ de la UNAM
• El equipo multidisciplinario que encabeza pretende entender
la evolución de las enzimas en la naturaleza y estudiar
el mecanismo de acción de estas moléculas
• Realizarán experimentos para buscar compuestos
de origen natural capaces de inhibir enzimas especificas de virus,
como de la neuroaminidasa de la influenza A H1N1
En la Facultad de Química (FQ) se desarrollan microreactores
en gotas de agua para obtener nuevas enzimas que funcionen como
catalizadores o “aceleradores” de reacciones químicas,
útiles para la industria.
El equipo multidisciplinario, que encabeza Luis Olguín
Contreras, del Laboratorio de Biofisicoquímica de la entidad,
también pretende entender la evolución de las enzimas
(moléculas de origen proteico) en la naturaleza, y estudiar
el mecanismo de acción enzimática.
Para ello, fabricarán microchips para microfluidos,
capaces de formar microgotas de agua en aceite, que sirven para
realizar ensayos bioquímicos en su interior.
En el mediano plazo, se realizarán experimentos
para lograr otras aplicaciones. “La mayoría de los
fármacos funcionan mediante la inhibición de enzimas,
bloqueando su sitio activo. Empezaremos un proyecto para encontrar
nuevos agentes antivirales utilizando las microgotas, explicó
Olguín.
“Se tratará de buscar compuestos de origen
natural que sean capaces de inhibir enzimas especificas de virus,
como de la neuroaminidasa del virus de la influenza A H1N1”,
dijo.
Las enzimas tienen la característica de que a pH
y temperatura fisiológicos, es decir, 7.5 y 37 grados respectivamente,
son los mejores catalizadores que existen, aún más
eficientes que los creados por los humanos. “Queremos entender
a mayor detalle por qué son tan buenos”, acotó.
Para hacerlo, expuso, abordará este tema con el
estudio de la llamada “promiscuidad catalítica”,
o capacidad de las enzimas para reconocer, además de sus
sustratos naturales, otros compuestos químicos. Por ejemplo,
la quimotripsina hidroliza o rompe normalmente un enlace carbono-nitrógeno,
pero también puede romper uno de fósforo-oxígeno,
que no existe de forma natural en sus substratos.
Hoy se sabe que la mayoría de las enzimas tienen
actividades promiscuas. Aunque son menores que las naturales, están
por encima de las reacciones no catalizadas, que tardarían
en producirse millones de años, hasta 1024 veces más
lentas, afirmó Olguín Contreras.
Se piensa que las reacciones promiscuas permiten a los
organismos evolucionar de una forma más eficiente. Existen
enzimas de microorganismos que degradan hervicidas como la atrazina
o insecticidas como el paroxón, creados de forma artificial
hace no más de 60 años. Esto significa que la naturaleza
ha evolucionado para aprovechar estos compuestos nuevos.
La actividad promiscua es un punto ideal de partida para
crear nuevas proteínas o enzimas con nuevas actividades,
y también permite estudiar el mecanismo de las reacciones
enzimáticas comparando sustratos naturales con artificiales.
Desde el punto de vista de las aplicaciones, la más
relevante es la creación de nuevas enzimas, sostuvo el científico.
Para ello, se usa la técnica llamada “evolución
dirigida de proteínas”, que consiste en crear mutaciones
aleatorias en algún gen que codifican para una proteína
de interés.
Al obtenerse así miles o millones de proteínas
diferentes, el reto consiste en analizar cada una de las mutantes
e identificar cuál de ellas tiene una “transformación
benéfica” para incrementar la actividad promiscua.
Una de las restricciones de la técnica radica en que son
limitadas las herramientas para hacer ensayos masivos.
La técnica más socorrida son los “platos”
de 96 pozos que permiten hacer, simultáneamente, ese mismo
número de experimentos. De ahí que Olguín y
su equipo se hayan interesado en las tecnologías de miniaturización
para realizar este tipo de ensayos bioquímicos, y con ello,
conseguir un ahorro masivo de compuestos, disminuir el tiempo de
análisis e incrementar la automatización.
Para ese fin, utilizan herramientas de la microfluídica,
ciencia que estudia líquidos confinados en canales que miden
entre 10 y 100 micras, y contienen volúmenes de 10-9 hasta
10-15 litros.
Para efectuar los ensayos bioquímicos dentro de
los microcanales, los universitarios usan microgotas de agua de
tamaño y forma homogéneos, rodeadas por una fase continua
de aceite. Así, se convierten en reactores diminutos, en
cuyo interior se llevan a cabo reacciones bioquímicas.
No sólo se pueden producir hasta 10 mil gotas por
segundo, sino que se facilita el análisis del contenido y
los compuestos químicos dentro de ellas. “Por medio
de esta técnica, es posible realizar alrededor de mil ensayos
por segundo, en comparación con la ‘lectura’
de un plato de 96 pozos, que tarda más de 30 segundos”.
Dentro de esas “cápsulas” se colocarán
enzimas (como sulfatasas y fosfatasas) o proteínas con compuestos
químicos, para después analizar el producto de esas
reacciones; también, células con mutantes de genes,
una en cada gota.
Por ahora, el equipo de científicos monta el sistema
de fabricación de microchips con microcanales, en los que
se formen las microgotas; después vendrá el sistema
de detección basado en un láser, que mide la fluorescencia
del contenido de las gotas, y que permite detectar las que tuvieron
las mejores reacciones.
En el proyecto también participan otros expertos
del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico,
y del Instituto de Química y de la propia Facultad.
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