Sintetizan por primera vez con éxito una molécula antibiótica hallada hace 50 años en un volcán
En 1974, el químico alemán Axel Zeeck y su colega turco Mithat Mardin aislaron dos peculiares compuestos químicos (β- y γ –naftociclinonas) de pigmentos rojos producidos por bacterias del suelo (‘Streptomyces arenae’) que recolectaron del cráter de un volcán en Camerún. Si bien descubrieron que ambas biomoléculas tenían propiedades antimicrobianas y eran representativas de una familia de antibióticos con un enorme potencial farmacológico, su síntesis artificial había resultado hasta ahora un enorme desafío.
Durante décadas, los intentos de encontrar las reacciones químicas necesarias para recrear estos compuestos en un laboratorio —y en cantidades útiles— fueron fallidos debido a la complejidad de sus estructuras. Sin embargo, expertos del Instituto de Ciencias de Tokio recientemente lo lograron: sintetizaron por primera vez con éxito β- y γ-naftociclinonas. Una hazaña sin precedentes que tardó 50 años en completarse.
Según informó esta semana la institución educativa japonesa, un equipo de investigación, dirigido por el profesor Yoshio Ando, superó la difícil tarea mediante una «elegante estrategia», combinando tácticas de química avanzada con estrategias innovadoras, y utilizando un enfoque conocido como «análisis retrosintético». Esta técnica consiste en trabajar a la inversa, es decir, partir de la molécula objetivo e ir descomponiéndola en precursores más simples para identificar una vía factible para su síntesis.
De este modo, partiendo de una muestra de β-naftociclinona, Ando y sus colaboradores idearon un «enfoque de dos pasos» con el que consiguieron reproducir su intrincada estructura central, denominada núcleo de biciclo octadienona. Esta especie de puente conecta los dos monómeros que componen tanto a la β-naftociclinona como a la γ-naftociclinona (ambas moléculas son bastante similares). Lograr que este núcleo se formara como enlace de los monómeros había sido hasta ahora uno de los mayores obstáculos para su síntesis artificial.
A través de este y otros métodos químicos que implicaron una serie de reacciones y moléculas intermedias, los investigadores encontraron un camino que les permitió posicionar las piezas con precisión y unirlas de una manera que no se viera afectada su función. «Gracias a su atención al detalle y a la cuidadosa consideración de todas las reacciones intermedias, los investigadores lograron sintetizar β-naftociclinona con un rendimiento aceptable de al menos el 70 %», detalló el Instituto de Ciencias de Tokio.
Para producir γ-naftociclinona se utilizó un proceso conocido como «lactonización oxidativa» a partir de la β-naftociclinona y se logró un rendimiento del 87 %. Posteriormente, los científicos compararon la estructura de sus compuestos con los originales procedentes del volcán y comprobaron que ambos eran «idénticos». «La configuración absoluta de las moléculas sintéticas y naturales era la misma», precisó Ando. Los detalles de su trabajo fueron publicados en la revista Angewandte Chemie International Edition.
El Instituto de Ciencias de Tokio destaca que el descubrimiento marca un importante avance en la química y confía en que abrirá las puertas al desarrollo de nuevos compuestos con posibles aplicaciones en medicina y biotecnología. «Con un poco de suerte, los conocimientos obtenidos en este trabajo allanarán el camino hacia nuevos productos químicos con valor médico, ambiental y biológico», asegura. Con RT