Nuevas herramientas biocatalíticas para la síntesis asimétrica: iminoreductasas, monoaminooxidasas y transaminasas

Abstract

La academia ha reconocido la necesidad de tener en cuenta tanto las métricas ambientales como las económicas a la hora de desarrollar procesos que, en última instancia, encontrarán aplicación en la fabricación de productos químicos. Las aminas quirales son porciones de moléculas que constituyen un grupo de "estructuras preferidas" (privileged scaffolds) que son frecuentes en los productos naturales, fármacos, agroquímicos y otros productos químicos, y que se incluyen habitualmente en el diseño de bibliotecas para el descubrimiento de nuevas drogas. También se conoce que el 80 % de los 20 fármacos más recetados en medicinas son aminas quirales, lo que hace que estos compuestos sean valiosos componentes básicos en la industria farmacéutica. Esta tesis tiene como objetivo principal investigar nuevos biocatalizadores en síntesis para la producción de aminas quirales, utilizando tanto enzimas reportadas como nuevas enzimas aún no identificadas. Mediante análisis de motivos aminoacídicos conservados detectados en secuencias disponibles y análisis de motivos de iminoreductasas reportados en paralelo a nuestro trabajo, se realizó una búsqueda de nuevas IRED. Como resultado, se han encontrado varias secuencias que cumplen con las características para ser potenciales enzimas reductoras de iminas. Además, se aplicó un enfoque de genome mining and motif análisis, para la selección de potenciales secuencias R--TA. A partir de 423 candidatos, la secuencia R--TA de Capronia semiimmersa fue seleccionada, clonada y expresada en Escherichia coli . La enzima expresada demostró aceptar D-alanina así como también isopropilamina como grupo aminodonor y tener actividad sobre una variedad importante de cetonas. Ademas, ha sido demostrada la aplicación de una cascada quimioenzimática novedosa para la síntesis regio y estereoselectiva de un panel de pirrolidinas 2,5-disustituidas a partir de las correspondientes 1,4-dicetonas. Al mismo tiempo, se logró establecer un sistema de desracemización de aminas en una misma reacción, con cinco biocatalizadores actuando paralelamente de manera simple y práctica. De esta forma se logran obtener las aminas enantioméricamente puras a partir de una mezcla racémica o a partir de la amina con estereoquímica opuesta. Por otra parte, se logró ampliar los sistemas enzimáticos aplicados a la síntesis de aminas quirales, para ello se utilizó un nuevo tipo de transaminasa bifuncional denominada ,- DTAs, perteneciente a la metabolización de la putrescina. Este nuevo sistema, requiere solamente 3-5 equivalentes de aminodonor en el medio de reacción en contraste a los 50-500 equivalentes de grupo aminodonor utilizados normalmente.