NUEVOS DESAFÍOS DE BIOQUÍMICA - INGENIERÍA PARA LA ALIMENTACIÓN

Preguntas abiertas: dos retos de la biología química - Ingeniería química y la ciencia de la alimentación
A Philip Cole
Departamento de Farmacología y Ciencias Moleculares, Universidad Johns Hopkins School of Medicine, Baltimore, MD 21205, EE.UU.
BMC Biology 2013, 11:87 doi: 10.1186/1741-7007-11-87
ver más: La versión electrónica de este artículo es el que completa y se puede encontrar en línea en: http://www.biomedcentral.com/1741-7007/11/87

A un respetado científico le preguntaron una vez qué proyecto de investigación que pensó que estaría trabajando en  cinco años. Él respondió que si supiera la respuesta,  estaría trabajando en ello ahora. Como dijo el gran New York Yankees Receptor de béisbol Yogi Berra, "Es difícil hacer predicciones, especialmente sobre el futuro." Es por lo tanto con gran inquietud que ofrezco una breve discusión acerca de dos temas de investigación en la interfase química / biología que creo puede ofrecer oportunidades para avances importantes: ingeniería química de proteínas y la quimioprevención.

Comprender la dinámica de proteínas, sobre la estructura y función, y descifrar las contribuciones específicas de modificaciones posteriores a la traducción ha atraído esfuerzo intenso pero ha permitido un progreso lento. Parte del desafío ha sido la limitación del código genético y los ácidos naturales 20 aminoácidos. Si bien la producción de proteínas recombinantes se ha convertido en relativamente de rutina, la incapacidad para introducir sondas biofísicas, etiquetas isotópicas, aminoácidos no naturales, y modificaciones post-traduccionales específica de sitio en proteínas ha sido un reto importante históricamente. Métodos desarrollados recientemente para la manipulación química de las proteínas utilizando estrategias semisintéticas y mutagénesis de aminoácidos no naturales prometen ser cada vez más potentes en el análisis de la estructura y función de las proteínas. Explotación de inteins, sortase, y reacciones de modificación de quimioselectiva ya han sido valiosos en la modificación de enzimas y proteínas histonas para la introducción de una amplia gama de modificaciones post-traduccionales y sondas fluorescentes. No natural mutagénesis de aminoácidos por el desarrollo de evolucionadas aminoacil ARNt sintetasas y enfoques supresión de mutaciones han producido una serie de proteínas modificadas químicamente. Como la biología sintética desarrolla organismos con genomas artificiales que carecen de determinados codones sin sentido, debería ser posible para crear células y animales con una amplia gama de modificaciones químicas. Tales técnicas son probable que sea de utilidad especial para proteínas de membrana, que son a menudo muy complicados para estudiar. Como estos métodos químicos de proteínas están adaptados para celular y los experimentos in vivo, deben ser transformador en la iluminación de las contribuciones tales proteínas hacen a la señalización celular y la regulación del gen.

Otra área emergente de investigación interfaz de la química / biología está en la prevención de enfermedades con productos naturales y sus análogos. La búsqueda y aplicación de sustancias químicas en plantas alimenticias ha ganado cada vez más atención entre los investigadores de ciencias básicas y clínicas en los últimos años. Considerando que los productos a base de hierbas han tenido una rica historia como fuente de productos farmacéuticos en la medicina china y occidental, el enfoque en la prevención más que el tratamiento está ganando adeptos entre los investigadores y el público en general. Como los costos de salud suben inexorablemente, los gastos finales de etapa masivos en el último año de vida para evitar la enfermedad avanzada son insostenibles. En general se reconoce que la identificación de un problema de salud en una fase temprana ofrece la mejor oportunidad de éxito y costo-efectiva la intervención terapéutica. En este sentido, la quimioprevención mediante el ajuste dietético es una estrategia atractiva salud pública. Sin embargo, ha habido una investigación justificado escepticismo circundante en esta área, que a veces ha carecido de rigor y detalle molecular. Para mover este campo de la fenomenológica a la mecánica, la definición de las vías moleculares clave que se ven afectados por los compuestos de quimioprevención es crítico. Tal ha sido demostrado elegantemente con el sulforafano compuesto de brócoli y su interacción con la vía de respuesta antioxidante Keap1/Nrf2. Decenas de ensayos clínicos se están realizando para condiciones miríada para determinar si los extractos de brócoli ricos en sulforafano pueden proteger contra el cáncer, enfermedades inflamatorias, y foto-inducida por irradiación daños en la piel. De cara al futuro, es probable que haya muchos mecanismos moleculares aún por descubrir que proporcionan oportunidades para la quimioprevención. También hay mucho que todavía hay que aprender de la ciencia y la metabolómica que podrían tener un impacto importante en la salud pública nutricional.

Tomado de envío de bcm