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Toda a via biossintética da actinopiridazona foi revelada, revelando que uma etapa de formação de anel mediada por proteína transportadora sem precedentes é a chave para sua síntese.
Compostos cíclicos contendo ligações nitrogênio-nitrogênio, como pirazol, triazol, piridazina e muitos outros, são blocos de construção críticos para uma variedade de compostos medicinais, naturais e sintéticos. A biossíntese de alguns desses compostos depende da formação de ligações simples nitrogênio-nitrogênio (NN) entre os aminoácidos. No entanto, os mecanismos pelos quais uma diversidade de compostos é possível são pouco compreendidos.
O Dr. Kenichi Matsuda e o professor Toshiyuki Wakimoto, da Universidade de Hokkaido, lideraram uma equipe para elucidar a via biossintética da actinopiridazinona, um composto cíclico contendo ligação NN que é um andaime importante para drogas sintéticas. Suas descobertas foram publicadas na revista Angewandte Chemie Edição Internacional.
“A actinopiridazinona é produzida por Streptomyces, um gênero de bactéria que é a fonte da maioria dos antibióticos de origem natural”, explica Wakimoto. “É o primeiro composto natural conhecido por possuir um anel dihidropiridazinona. Esse anel também é conhecido como ‘núcleo maravilhoso’, pois tem sido extensivamente estudado como precursor de uma ampla gama de drogas.”
Em trabalhos anteriores, a equipe usou a bioinformática para identificar um grupo de sequências gênicas potencialmente envolvidas na biossíntese de produtos naturais que contêm ligações NN e, a partir dessas sequências genômicas, descobriram a nova classe de compostos chamada actinopiradizonas. Com uma série de experimentos genéticos e bioquímicos, eles também puderam desvendar os primeiros passos do caminho; neste estudo, eles se concentraram em entender como o anel diidropiridazona é formado.
O agrupamento de genes apy é o agrupamento de genes biossintéticos associado à síntese de actinopiradizona. Ele contém 17 genes potenciais; estudos knockout indicaram que dez deles – apy1, apy2, apy3, apy4, apy6, apy8, apy9, apy10, apy11 e apy13 — foram necessários para a síntese de actinopiradizona. Análises bioquímicas dos nocautes permitiram à equipe deduzir que Apy3, uma sintetase/ligase dependente de AMP, Apy4, uma serina hidrolase e Apy6, uma fusão de proteína transportadora-rodanês, foram as principais proteínas responsáveis pela formação do anel diidropiridazona.
“Apy6 funciona como uma molécula transportadora; e Apy3 carrega o composto intermediário em Apy6”, elabora Matsuda. “Apy4 então catalisa a remoção de um grupo acetil (-COCH3); a molécula resultante é instável e reage espontaneamente para formar um anel dihidropiridazona. A característica mais notável da biossíntese de actinopiridazona é a maquinaria mediada por proteína transportadora sem precedentes para a formação de diidropiridazinona.”
Matsuda disse que este estudo é a primeira descrição da via biossintética da actinopiradizona e é apenas o segundo estudo a relatar a biossíntese dependente de enzima de uma estrutura de anel contendo ligação NN. O primeiro desses compostos é o ácido piperazico, cujas vias biossintéticas são completamente independentes; portanto, este estudo também destacou que as vias biossintéticas de compostos cíclicos contendo ligações NN são muito diversas.
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