Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/321/14
México, D.F., 12 de septiembre de 2014

• La labor del doctor García Báez y su grupo en el Instituto Politécnico Nacional consiste en sintetizar nuevos compuestos con capacidad para interactuar con receptores específicos en el organismo y estudiar su potencial farmacológico

El doctor Efrén García Báez, investigador de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología del Instituto Politécnico Nacional y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.
Foto: Cortesía doctor García.
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¿Qué es la química supramolecular? En realidad se trata de algo muy sencillo: Son moléculas que se ensamblan con otras a través de tipos particulares de enlaces dando origen a estructuras gigantes. Al estudio de estas macromoléculas y de sus interacciones, se le conoce como química supramolecular y una de sus aplicaciones se puede encontrar en el desarrollo de nuevos fármacos para atacar diferentes enfermedades.

Para entender cómo funcionan las moléculas creadas cuando son llevadas a un sistema biológico, es necesario saber cómo las moléculas pequeñas generan enlaces, la fuerza y dirección de estas uniones, y conocer físicamente la estructura de la molécula formada.

En este promisorio campo de la química, se encuentran en marcha en México un proyecto de investigación liderado por el doctor Efrén García Báez, investigador de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología del Instituto Politécnico Nacional, en el que él y su equipo se dedican a producir moléculas gigantes.

“Nosotros nos enfocamos primero al diseño de moléculas pequeñas para que posteriormente estas sean las estructuras base de las investigaciones farmacológicas. Desde hace diez años trabajamos con algunos derivados de cumarina, el cual es un compuesto químico que pertenece a la familia de las benzopironas”, explicó el doctor García Báez, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.

Las especies supramoleculares se mantienen unidas mediante una gran variedad de interacciones (llamadas no covalentes), como los puentes de hidrógeno, entre muchas otras formas de asociaciones más complejas que estudian detalladamente en el laboratorio.

La labor del doctor García Báez consiste en sintetizar nuevos compuestos con capacidad para interactuar con receptores específicos en el organismo (estos receptores son moléculas localizadas en la superficie de las células y al unirse con la molécula creada producen distintos tipos efectos biológicos).

Para ello el investigador separa y purifica los compuestos de interés. Una vez que la molécula está pura y bien caracterizada se somete a cristalización; esto significa que si se quieren conocer a detalle las distancias de los enlaces y la distribución de los átomos en tres dimensiones se debe obtener primero un monocristal o cristal único.

Posteriormente se selecciona un cristal de buena calidad para conocer su estructura mediante diversas técnicas como la difracción de rayos X (la misma que utilizaron Watson, Crick y Rosalind Franklin para averiguar la estructura del ácido desoxirribonucleico a ADN). El mapa de densidad electrónica que se obtiene esta en función de los electrones de los átomos participantes, “así midiendo las distancias de los máximos de densidad electrónica puedo saber a qué tipo de enlace pertenecen los átomos involucrados en la estructura molecular”.

Una vez que se conoce la estructura a través de la difracción de rayos X, se hacen interaccionar las moléculas en estudio con otras más pequeñas. “Lo interesante de estas moléculas orgánicas es que ellas buscan una forma de acomodarse y pueden ser de una forma plana, paralela o en tercera dimensión. Esto me da evidencia de la capacidad que tienen estas moléculas para acoplarse a un sistema biológico y de ello depende su capacidad como fármaco.

La forma en que estas se asocian y las interacciones que intervienen en este proceso involucran a dos tipos de moléculas, una llamada anfitriona y otra huésped; las anfitrionas son en general moléculas de gran tamaño y poseen por lo regular una cavidad –aunque existen también anfitriones que no la poseen– mientras que las moléculas huésped son moléculas más pequeñas.

Así, después de probar cómo se ajustan esas moléculas simples a las biomoléculas (como las presentes en las células de los organismos vivos), y si hay cierta similitud esta se va a reflejar en parámetros de actividad “fármaco-receptor”, y una vez que se observa que existe una cierta colaboración entre la molécula sintetizada y las moléculas receptoras del sistema biológico ya se puede experimentar este compuesto en animales”, concluyó el doctor García Báez quien continuará desarrollando nuevas moléculas de interés farmacéutico.

Mariana Dolores.