Nanoreactores basados en cápsulas peptídicas con actividad catalítica

Hola, me llamo Angel Fuentes y recientemente me he unido como investigador postdoctoral al grupo de Reconocimiento Molecular y Química Supramolecular del catedrático Joaquín Rodríguez Morán (Quino), en la USAL. Además de trabajar en el diseño y síntesis de enzimas artificiales, en su grupo voy a intentar continuar con varios proyectos que comencé durante mi estancia en el CIQUS (Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares) de Santiago de Compostela.

Allí, bajo la dirección del catedrático Juan Granja y el profesor Manuel Amorín, hemos intentado sintetizar cápsulas supramoleculares capaces de catalizar reacciones químicas en su interior.

En los últimos años, el grupo del profesor Granja (1) ha demostrado que péptidos cíclicos formados por aminoácidos de configuración alternada son capaces de formar dímeros y nanotubos en disolución. Estos agregados supramoleculares son capaces de atrapar en su interior diversos aniones (2), complejos metálicos (3), diferentes tipos de moléculas orgánicas (4) o incluso fullerenos (5) – (figura 1).

Figura 1. (Izquierda) Estructura característica de un péptido cíclico formado for a- y g- aminoácidos y estructura de rayos X del dímero. (Derecha) Encapsulación de diferentes huéspedes utilizando péptidos cíclicos.

El trabajo iniciado en Santiago tenía como principal idea la de incorporar a dichos péptidos cíclicos unas tapas moleculares que posean actividad catalítica, de forma que sean capaces de reaccionar selectivamente con los sustratos atrapados dentro de la cápsula. Estos nanoreactores serían capaces de diferenciar entre varios sustratos presentes en disolución, puesto que no todos serían capaces de adaptarse al interior de la cápsula, de forma similar al modo en que una enzima es capaz de seleccionar un sustrato que se adapta a su centro activo.

Los trabajos preliminares muestran que utilizando una cápsula funcionalizada con un catalizador de Fe es capaz de epoxidar 8 veces más rápido el ciclohexeno que el trans-4-octeno.

Por el momento nos hemos centrado en reacciones de oxidación y epoxidación, pero pretendemos incorporar otros tipos de catalizadores a los ciclopéptidos, siendo esto otra de las ventajas del modelo propuesto.

Figura 3. Modelización molecular de un ciclooctapéptido unido a una porfirina (izquierda) y a un complejo de Fe (derecha) empleados en reacciones de epoxidación y funcionalización C-H.

Si te apetece echarnos una mano y diseñar nuevas cápsulas moleculares con actividad catalítica durante tu TFG, TFM o tesis doctoral, no dudes en contactarnos (angelfuentes@usal.es, romoran@usal.es). ¡Te esperamos!

Notas al pie de página:

(1) a) M. R. Ghadiri, J. R. Granja, R. A. Milligan, D. E. McRee, N. Khazanovich, Nature 1993, 366, 324; b) R. J. Brea, C. Reiriz, J. R. Granja, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1448; c) Chapman, R.; Danial, M.; Koh, M. L.; Jolliffe, K. A.; Perrier, S. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 6023; d) Rodríguez-Vázquez, N.; Amorín, M.; Granja, J. R. Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 4490.
(2) N. Rodríguez-Vázquez, M. Amorín, I. Alfonso, J. R. Granja, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 4504.
(3) a) N. Rodríguez-Vázquez, R. García-Fandiño, M. Amorín, J. R. Granja, Chem. Sci. 2016, 7, 183; b) N. Rodríguez-Vázquez, R. García-Fandiño, M. J. Aldegunde, J. Brea, M. I. Loza, M. Amorin, J. R. Granja, Org. Lett., 2017, 19, 2560.
(4) H. L. Ozores, M. Amorín, J. R. Granja, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 776
(5) A. Lamas, A. Guerra, M. Amorín, J. R. Granja, Chem. Sci. 2018, 9, 8228.