Quase 30 anos atrás, os pesquisadores descobriram duas moléculas incomuns no pólen do centeio que pareciam retardar o crescimento do tumor em estudos com animais. Apesar das descobertas promissoras, a pesquisa chegou a um beco sem saída porque os cientistas não conseguiram determinar as estruturas tridimensionais exatas das moléculas.
Agora, os químicos da Universidade Northwestern resolveram este mistério de longa data. Ao construir as moléculas do zero em laboratório, eles confirmaram pela primeira vez as estruturas exatas dos secalosídeos A e B.
Com um modelo molecular claro, os investigadores podem agora investigar como estes compostos do pólen do centeio, que provém de uma cultura de cereais amplamente cultivada para produção de grãos, interagem com o sistema imunitário. Este conhecimento pode eventualmente ajudar no desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento do câncer.
As descobertas foram publicadas em Jornal da Sociedade Química Americana.
“Em estudos anteriores, outros investigadores descobriram que o pólen do centeio pode ajudar vários modelos animais a eliminar tumores através de algum mecanismo desconhecido e não tóxico”, disse Carl A. Scheidt da Northwestern, que liderou o estudo. “Agora que confirmamos a estrutura dessas moléculas, podemos encontrar o ingrediente ativo – ou que parte da molécula está fazendo o trabalho. Este é um ponto de partida emocionante para a criação de versões melhores dessas moléculas, que poderiam potencialmente informar abordagens para a terapia do câncer.”
Scheidt é professor de química na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern University e professor de farmacologia (emérito) na Feinberg School of Medicine da Northwestern University. Ele também é membro do Life Process Chemistry Institute e do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University.
O papel da natureza na descoberta de medicamentos
Muitos medicamentos importantes têm as suas raízes na natureza. Os cientistas há muito estudam plantas, fungos e micróbios em busca de compostos que possam inspirar novos tratamentos.
A morfina, um poderoso analgésico, vem da papoula do ópio. O taxol, um importante medicamento quimioterápico, foi isolado pela primeira vez do teixo do Pacífico. As estatinas, que ajudam a diminuir o colesterol e o risco de doenças cardíacas, vêm dos cogumelos.
“Os produtos naturais não são necessariamente medicamentos eficazes por si só, mas trazem grandes benefícios”, disse Scheidt. “Podemos encontrar inspiração em produtos naturais e usar a química para fazer versões melhores que estejam disponíveis por via oral, sejam metabolizadas e atinjam os objetivos desejados”.
O pólen de centeio pode eventualmente entrar nessa lista. O extrato de pólen de centeio já é vendido como um suplemento dietético que muitas pessoas usam para apoiar a saúde da próstata. No entanto, os cientistas ainda não desenvolveram isto como um tratamento farmacêutico. O principal obstáculo foi a falta de uma ideia clara da estrutura tridimensional das moléculas.
Resolvendo um quebra-cabeça molecular de uma década
Os métodos tradicionais, incluindo a espectroscopia avançada de ressonância magnética nuclear, não foram capazes de determinar completamente como as partes principais das moléculas estão organizadas. Como resultado, os cientistas passaram décadas debatendo dois modelos estruturais possíveis.
Ambas as versões continham os mesmos átomos, ligados da mesma maneira e tinham a mesma forma geral. A diferença era que existia uma região crítica como uma imagem espelhada em cada modelo. Mesmo esta mudança subtil pode afectar significativamente a forma como uma molécula interage com alvos biológicos e se produz um efeito biológico.
“É como se fossem suas mãos”, disse Scheidt. “Eles são imagens espelhadas um do outro, mas você precisa de luvas diferentes para cada um. Se você tivesse duas luvas para a mão esquerda, não funcionaria porque suas mãos não podem se sobrepor.”
Criando moléculas do zero
Para resolver esta incerteza, a equipe da Northwestern contou com a síntese total, um processo no qual os pesquisadores criam uma molécula natural passo a passo em laboratório.
O trabalho revelou-se excepcionalmente difícil porque os secalosídeos A e B contêm um anel de 10 membros extremamente raro e altamente tenso em seu núcleo. Esta estrutura compacta é notoriamente difícil de montar.
Os pesquisadores superaram o problema criando primeiro um anel maior e mais flexível. Eles então desencadearam uma reação química que o transformou em um anel deformado menor em uma única etapa.
Depois de produzir as duas versões propostas das moléculas, a equipe as comparou com amostras extraídas do pólen do centeio. Apenas um combinou perfeitamente, permitindo aos pesquisadores identificar definitivamente as estruturas corretas.
“Demonstramos que podemos fazer a base deste produto natural”, disse Scheidt. “Agora estamos tentando encontrar potenciais colaboradores em imunologia que possam nos ajudar a traduzir isso em um possível desfecho clínico”.
A pesquisa, Síntese e Confirmação Estrutural dos Secalósidos A e B, foi apoiada pelo Instituto Nacional de Medicina Geral, uma bolsa Lambert do Instituto de Química do Processo de Vida e pela National Science Foundation.
