Nova descoberta: em direção ao origami de açúcar

Jul 12, 2023

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Pesquisadores do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces (MPICI) desenvolveram uma sequência de carboidratos capaz de se dobrar em uma estrutura secundária estável. Até agora, esses biopolímeros autodobráveis ​​só tinham sido desenvolvidos para DNA e proteínas, e os açúcares eram anteriormente considerados demasiado flexíveis para assumir uma conformação estável. Os carboidratos dobrados podem abrir perspectivas completamente novas na biomedicina e na ciência dos materiais.

© Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces / Martina Delbianco

Os hidratos de carbono constituem cerca de 80% da biomassa terrestre – metade em terra e metade no mar. No entanto, suas propriedades materiais ainda são pouco compreendidas. Os pesquisadores liderados pela Dra. Martina Delbianco, do Departamento de Sistemas Biomoleculares, estão interessados ​​​​em saber como os polissacarídeos, ou longas cadeias de açúcares, se dobram e se agrupam em materiais. Por exemplo, descobriram como as cadeias individuais de glicose se unem para gerar celulose, o principal componente das plantas. Usando esse conhecimento, eles estão agora projetando carboidratos não naturais. Seu trabalho é inspirado na pesquisa de peptídeos (proteínas curtas). O conhecimento sobre proteínas naturais foi utilizado para projetar sequências peptídicas sintéticas que pudessem adotar formas 3-D programáveis ​​​​e desempenhar funções específicas. Esta abordagem abriu muitas possibilidades, por exemplo, na produção de medicamentos e na nanotecnologia. Os carboidratos oferecem ainda mais oportunidades devido à sua maior abundância e diversidade quando comparados aos peptídeos.

Em seu artigo recente na revista Nature Chemistry, a Dra. Delbianco e sua equipe demonstraram que é possível projetar glicanos que adotam uma conformação estável específica em solução aquosa. Eles uniram motivos naturais de açúcar para gerar uma forma que não existe na natureza, um grampo de cabelo. Numa abordagem semelhante à Lego, eles conectaram duas hastes lineares de celulose (em azul) a uma volta rígida de glicano (em verde) para obter uma nova forma não natural. “Os carboidratos podem ser gerados com formatos programáveis, o que abre a possibilidade de dotar os glicanos de novas propriedades e funções”, afirma a Dra. Martina Delbianco. A estrutura foi rapidamente preparada usando "Automated Glycan Assembly" (AGA), um processo no qual monossacarídeos são conectados em um sintetizador automatizado para gerar sequências de polissacarídeos personalizadas. Para revelar a estrutura 3-D, o grupo do Dr. Delbianco usou uma infinidade de técnicas analíticas. Além disso, pesquisadores internacionais como o Prof. Jesús Jiménez-Barbero do CIC BioGUNE colaboraram com a Dra. "A estrutura 3-D de uma biomolécula determina a sua função. Isto pode significar, por exemplo, que no futuro poderemos usar açúcares dobrados como drogas, como catalisadores para transformações químicas, ou como unidades estruturais para a criação de nanomateriais, "diz Dra. Martina Delbianco.

Fittolani, G., Tyrikos-Ergas, T., Poveda, A. et al. Síntese de um grampo de glicano. Nat. Química. (2023)

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Fittolani, G., Tyrikos-Ergas, T., Poveda, A. et al. Síntese de um grampo de glicano. Nat. Química. (2023)

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