Especial: Salvar al mundo desde el laboratorio.

Año 2375, una nueva enfermedad asola al mundo, y nadie es capaz de acabar con ella. Tu empresa, la cual va muy avanzada en la investigación, descubre que la patología se desarrolla cuando un compuesto, fosfocolina, entra en contacto con sus receptores correspondientes. La jefa de tu departamento quiere que tu equipo desarrolle un compuesto que se una con alta especificidad y de forma reversible a fosfocolina, para que esta pueda ser redirigida al metabolismo de los lípidos y así evitar la patología.

¿Serás capaz de resolver este problema?

La estructura de la fosfocolina es la siguiente:

La fosfocolina se trata de un compuesto bastante interesante, ya que presenta un grupo fosfato, bastante abundante en los organismos vivos, con cargas negativas; una amina terciaria cargada positivamente, con unos radicales altamente hidrófobos; y un esqueleto de carbonos.

¿Qué compuesto deberá elegir nuestra empresa para poder unir este lípido?

Aquí se deja una breve descripción de las características más importantes de las principales biomoléculas:

• Azúcares: No presentan cargas en su estado natural. Principalmente se encuentran en formas cíclicas, de anillo, en el organismo. Son polialcoholes, por lo que presentan varios grupos OH. Se pueden unir covalentemente a proteínas para formar glucoproteínas y proteoglicanos.
  
• Lípidos: Compuestos por un grupo ácido, y una larga cadena hidrófoba. Son insolubles en agua. Grupo de biomoléculas bastante variado, aunque difícilmente establecen uniones con compuestos cargados.
  
• Aminoácidos: Son los monómeros de las biomoléculas más importantes y variadas, las proteínas. Están compuestos por un grupo ácido (Carga negativa en condiciones adecuadas), un grupo amino (Carga positiva en condiciones adecuadas), y un carbono, que por una parte establece un enlace con un hidrógeno, y con una cadena lateral variable, denominada R. Esta cadena puede presentar carga positiva, negativa, o puede ser altamente hidrófoba. Por polimerización de aminoácidos se forman las proteínas, biomoléculas que tienen funciones variadas: Transporte de sustancias, señalización, receptoras de estímulos, defensas frente a antígenos (Sustancias extrañas al sistema inmunitario) etc.
  Principales aminoácidos:
• Nucleótidos: Biomoléculas formadas por un glúcido (Glucosa o Ribosa), una base nitrogenada altamente hidrófoba, y un grupo fosfato. Junto con proteínas, puede tener función transportadora y actuar como mensajeros. El DNA está formado por nucleótidos.
  

Pero, para elegir adecuadamente el compuesto con el que comenzaremos a trabajar, debemos tener en cuenta los enlaces que establecerán con la fosfocolina, ya que los enlaces deben ser específicos (Complementarios a la composición química de la fosfocolina) y reversibles (Enlaces que unan ambos compuestos, pero que sean susceptibles a una ruptura posterior). 

Entonces, ¿que tipos de enlaces debemos establecer?

Características de enlaces:

1. Enlace covalente: Se produce cuando se comparten electrones entre dos o más átomos. Es el enlace más fuerte, por lo que se necesita inducir mucha energía para romper este enlace una vez formado.
2. Puentes de H: Se establece entre átomos electronegativos, especialmente N, O y F. Confieren una gran fuerza de unión cuando se forman un gran número de puentes, pero por si solo tiene una fuerza 20 veces menor que el covalente, siendo este fácil de romper.
3. Fuerzas electrostáticas: Se forma cuando interaccionan cargas de signo contrario. Aporta estabilidad al enlace, es fácil de romper por cambios de pH.
4. Las fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrofóbicas: Se establece cuando grupos hidrofóbicos (CH3, CH2CH3, benzenos) se encuentran a una proximidad determinada (Radios de Van der Waals). Determina el carácter químico de una sustancia, y son relativamente débiles con respecto al enlace covalente.
5. Enlace peptídico: Se establece entre el grupo amina de un AA y el grupo ácido de otro AA. Es bastante rígido, por lo que no permite giros.
6. Enlace O-Glucosídico: Resultante de la interacción entre grupos OH de azúcares, liberándose una molécula de agua en el proceso.

Con estos conocimientos básicos, ¿Con que biomolécula deberíamos empezar a trabajar?

Deja tu comentario con la respuesta, y el razonamiento adecuado.
En la siguiente entrega, se hará mención especial a los comentarios con un buen razonamiento, y se trabajará el desarrollo de las ideas propuestas.
Posiblemente muchos de ustedes sean capaces de desarrollar ideas que ayuden a acabar con esta grave enfermedad.