Determinación de la estructura atómica de los productos naturales con mayor rapidez y precisión
Muchas drogas se derivan de productos naturales. Pero antes de que los productos naturales puedan ser explotados, los químicos deben determinar primero su estructura y su estereoquímica. Esto puede ser un gran desafío, particularmente cuando las moléculas no pueden ser cristalizadas y contienen sólo unos pocos átomos de hidrógeno. Un nuevo método basado en la RMN, desarrollado en el Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), simplifica ahora el análisis y produce resultados más precisos.
Medición de la anisotropía de desplazamiento químico residual en un medio cristalino líquido. El método se utilizó para determinar la estereoquímica de la espiroepicocina A, un producto natural recientemente descubierto. El novedoso producto natural fue aislado del hongo de las profundidades marinas Epicoccum nigrum, que se encuentra a más de 4.500 metros de profundidad.
Songhwan Hwang, FMP
Los productos naturales están presentes en los antibióticos, los analgésicos y los medicamentos contra el cáncer, desempeñando un papel clave en alrededor del 60 por ciento de todos los medicamentos aprobados por la FDA. Las plantas, los hongos y los organismos marinos sésiles son fuentes particularmente prometedoras, porque muchos de ellos poseen defensas químicas para disuadir a los depredadores. Sin embargo, la identificación de posibles candidatos a medicamentos es un desafío. En primer lugar, los investigadores deben determinar con precisión la estructura y la estereoquímica (la disposición espacial de los átomos) de las moléculas. Sin esta información, los químicos serán incapaces de sintetizar las moléculas y convertirlas en medicamentos. Además, la estructura es necesaria para establecer si la molécula ha sido descubierta previamente.
Además del método de difracción de rayos X, que sólo puede aplicarse a las moléculas cristalizables, los químicos suelen utilizar la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) para la determinación de la estructura. Recientemente, el parámetro basado en la RMN "anisotropía por desplazamiento químico residual" ha adquirido especial importancia en este contexto. Los estudios de los últimos dos o tres años han demostrado que este parámetro facilita la determinación muy precisa de la estructura y la estereoquímica de las moléculas orgánicas. Sin embargo, esto requiere el uso de instrumentos especiales que no están disponibles en todos los laboratorios. Y luego está el asunto de los métodos de análisis que consumen mucho tiempo y que están involucrados en el análisis de datos.
El método simplificado produce resultados más precisos
Los investigadores del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) han desarrollado un método que permite medir la anisotropía del desplazamiento químico residual de forma mucho más fácil y eficaz. También participaron en el trabajo socios de China (Instituto de Oceanología, Academia China de Ciencias y Universidad Central del Sur para las Nacionalidades) y Brasil (Universidade Federal de Pernambuco), que ahora se ha publicado en el Journal of the American Chemical Society.
"El método basado en RM que hemos desarrollado permite a los químicos determinar la estereoquímica de productos naturales novedosos con mayor precisión y eficiencia", explicó el Dr. Han Sun de FMP, quien lideró el estudio. "Además, el método es muy fácil de usar, haciéndolo accesible a todos los químicos".
El experimento consiste en reunir productos naturales con un péptido disponible en el mercado con una secuencia de AAKLVFF. Disueltos en metanol, los péptidos se transforman en cristales líquidos, dando a los productos naturales una orientación débil en el campo magnético. "Esta orientación particular nos permite medir la anisotropía del desplazamiento químico residual de las moléculas como parámetro, lo que a su vez proporciona información precisa sobre su estructura y estereoquímica", declaró el químico Sun, describiendo el nuevo método.
El ejemplo de la talidomida muestra lo importante que es determinar correctamente la estereoquímica de los compuestos. Además de tener un efecto sedante (hipnótico), el compuesto talidomida también tiene un efecto de desarrollo adverso, que es atribuible a sus dos formas de imagen especular (R)-talidomida y (S)-talidomida.
Análisis de productos naturales exóticos del océano
Para su actual estudio, los investigadores utilizaron un producto natural hasta ahora inexplorado: la espiroepicocina A fue aislada de microorganismos marinos por los socios chinos. La sustancia, obtenida a una profundidad de más de 4.500 metros, sólo tiene unos pocos átomos de hidrógeno adheridos a sus estereocentros, lo que supone un reto para los métodos de RMN establecidos. Sin embargo, gracias al nuevo método de medición, la estructura y la estereoquímica del producto natural fueron aclaradas de forma inequívoca. "Aunque nuestro método nos permite medir todavía sólo la estereoquímica relativa y no la absoluta, nuestro trabajo contribuye de manera importante a simplificar la determinación de los productos naturales difíciles", señaló Sun. Parece que las compañías farmacéuticas ya han expresado su interés "porque el método acelera el desarrollo de nuevos medicamentos, lo cual también es nuestro objetivo".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Xiaolu Li, Lu-Ping Chi, Armando Navarro-Vázquez, Songhwan Hwang, Peter Schmieder, Xiao-Ming Li, Xin Li, Sui-Qun Yang, Xinxiang Lei, Bin-Gui Wang, Han Sun; "Stereochemical Elucidation of Natural Products from Residual Chemical Shift Anisotropies in a Liquid Crystalline Phase"; Journal of the American Chemical Society; Dezember 2019
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