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ácido poliglutámico

El ácido poliglutámico ( PGA ) es un polímero del aminoácido ácido glutámico (GA). Dependiendo de dónde se conectan los monómeros individuales, PGA puede ser gamma PGA (ácido poli-γ-glutámico, γ-PGA), la forma en la que se encuentran los enlaces peptídicos entre el grupo amino de GA y el grupo carboxilo al final del lado GA. cadena , o alfa PGA, la forma en la que se utiliza el alfa-carboxilo para formar el enlace peptídico.

Gamma PGA se forma por fermentación bacteriana . Es un componente importante de la comida japonesa nattō y tiene una amplia gama de usos.

Alpha PGA ha sido investigado como un sistema de administración de fármacos .

Estructura

Ambas formas de PGA están unidas por enlaces peptídicos . Debido a que el ácido glutámico tiene un centro quiral , ambas formas de PGA se pueden producir a partir de ácido L-glutámico, ácido D-glutámico o una mezcla de ambos. En el uso práctico, la alfa PGA casi universalmente contiene puramente la forma L, [1] mientras que la gamma PGA tiende a tener una mezcla de ambas. [2]

Propiedades

Gamma PGA no es inmunogénica y es biodegradable. [2] Se hidroliza en agua caliente. [3]

Ambas formas son anfifílicas, solubles en agua y tienen carga negativa. [1] [2]

Síntesis

Gamma PGA se elabora industrialmente mediante fermentación. El proceso biosintético comienza con la racemerización mediante RacE , que convierte el L-glutamato en D-glutamato. Luego , un conjunto de genes en un operón procede a ensamblar la molécula y sacarla de la célula bacteriana. [2]

Alpha PGA se fabrica industrialmente mediante síntesis química, mediante una reacción de polimerización con apertura de anillo . [1]

Ocurrencia

Gamma PGA está producida por varias especies de Bacillus . La fuente más conocida es el natto, donde es producido por Bacillus subtilis . [4] También es un componente importante de la cápsula de Bacillus anthracis , ya que oculta la bacteria del sistema inmunológico y le permite crecer sin control. [5]

Usos

Gamma PGA se ha utilizado para alimentos (potencial espesante), medicina (preclínica), [6] [7] cosmecéuticos [8] y tratamiento de agua . [9]

Alpha PGA se utiliza como ayuda para la administración de paclitaxel , un fármaco anticancerígeno, [10] bajo el nombre genérico de paclitaxel poliglumex. [11] Se están realizando investigaciones para su aplicación en el tratamiento de la diabetes tipo I y su uso potencial en la producción de una vacuna contra el SIDA. [ cita necesaria ]

Tratamiento de aguas

El floculante de agua "PolyGlu PGα21Ca" , a base de una mezcla de gamma PGA, sulfato de calcio y carbonato de calcio, [12] es utilizado por la Organización Internacional para las Migraciones para tratar el agua de los refugiados. [13]

El G-PGA incorporado covalentemente en membranas de microfiltración mediante la unión a las superficies de los poros de sus membranas exhibió una capacidad de sorción de metales pesados ​​súper alta. [14] Se descubrió que G-PGA une y elimina eficientemente el 99,8% de los iones de plomo del agua mediante una técnica adecuada de ultrafiltración a baja presión. [15] [ se necesita cita completa ]

Referencias

  1. ^ abc Zhang, Y; Canción, W; Lu, Y; Xu, Y; Wang, C; Yu, director general; Kim, yo (25 de abril de 2022). "Avances recientes en nanomateriales basados ​​en poli (ácido α-L-glutámico) para la administración de fármacos". Biomoléculas . 12 (5): 636. doi : 10.3390/biom12050636 . PMC  9138577 . PMID  35625562.
  2. ^ abcd Li, D; Hou, L; Gao, Y; Tian, ​​Z; ventilador, B; Wang, F; Li, S (2 de marzo de 2022). "Avances recientes en la síntesis microbiana del ácido poli-γ-glutámico: una revisión". Alimentos . 11 (5). doi : 10.3390/alimentos11050739 . PMC 8909396 . PMID  35267372. 
  3. ^ Ir a, A.; Kunioka, M. (1992). "Biosíntesis e hidrólisis de poli (ácido γ-glutámico) de Bacillus subtilis IF03335". Biociencia, Biotecnología y Bioquímica . 56 (7): 1031-1035. doi : 10.1271/bbb.56.1031 . PMID  27286372.
  4. ^ Johnson, Leah C.; Akinmola, Adekunle Titus; Scholz, Carmen (marzo de 2022). "Poli (ácido glutámico): del natto a los sistemas de administración de fármacos". Biocatálisis y Biotecnología Agrícola . 40 : 102292. doi : 10.1016/j.bcab.2022.102292. S2CID  246628249.
  5. ^ Jang, J; Cho, M; Chun, JH; Cho, MH; Parque, J; Ah, HB; Yo, CK; Rhie, GE (septiembre de 2011). "La cápsula de ácido poli-γ-D-glutámico de Bacillus anthracis mejora la actividad de la toxina letal". Infección e inmunidad . 79 (9): 3846–54. doi :10.1128/IAI.01145-10. PMC 3165481 . PMID  21690241. 
  6. ^ Choi, Jae-Chul; Uyama, Hiroshi; Sung, Chul-Hoon Lee y Moon-Hee (28 de junio de 2015). "Efectos de promoción del ácido poli-γ-glutámico de peso molecular ultra alto en la cicatrización de heridas". Revista de Microbiología y Biotecnología . 25 (6): 941–945. doi : 10.4014/jmb.1412.12083 . PMID  25791849.
  7. ^ Lee, Na Ri; Ve, Tae-Hun; Lee, Sang-Mee; Jeong, Seong-Yun; Park, Geun-Tae; Hong, Chang-Oh; Hijo, Hong-Joo (21 de abril de 2014). "Evaluación in vitro de nuevas propiedades funcionales del ácido poli-γ-glutámico producido por Bacillus subtilis D7". Revista Saudita de Ciencias Biológicas . 21 (2): 153-158. doi :10.1016/j.sjbs.2013.09.004. ISSN  1319-562X. PMC 3942858 . PMID  24600308. 
  8. ^ Eroglu, I. (12 de marzo de 2022). "Explicación del ácido poliglutámico en el cuidado de la piel". Ejollificar . Consultado el 12 de abril de 2022 .
  9. ^ Llevando agua potable al mundo
  10. ^ C. Li; DF Yu; A. Newman; F. Cabral; C. Stephens; Cazador NR; L. Milas; S. Wallace (1998). "Regresión completa de tumores bien establecidos utilizando un nuevo conjugado de poli (ácido L-glutámico) -paclitaxel soluble en agua" (PDF) . Investigación sobre el cáncer . 58 (11): 2404–2409. PMID  9622081.
  11. ^ Cantante, JW (5 de diciembre de 2005). "Paclitaxel poliglumex (XYOTAX, CT-2103): un taxano macromolecular". Revista de Liberación Controlada . 109 (1–3): 120–6. doi :10.1016/j.jconrel.2005.09.033. PMID  16297482.
  12. ^ Yanagibashi, Tomokazu; Kobayashi, Motoyoshi; Omori, Keisuke (22 de agosto de 2019). "Aplicación de floculante de ácido poli-γ-glutámico al tratamiento de floculación-sedimentación de suspensión de cemento ultrafino". Agua . 11 (9): 1748. doi : 10.3390/w11091748 . Se utilizó como floculante un polímero a base de aminoácidos derivado de alimentos, concretamente el PGAF (PGα21Ca, Japan Poly-Glu Co., Ltd., Osaka, Japón). La Figura 3 muestra la apariencia de PGα21Ca. PGα21Ca es un polímero natural que consiste en γ-PGA, que es un aminoácido obtenido de Bacillus subtilis [7]. PGα21Ca está compuesto de γ-PGA reticulado con un peso molecular promedio de 10 7 y minerales naturales como sulfato de calcio y carbonato de calcio hidrato.
  13. ^ "La Agencia de Migración de las Naciones Unidas y Japón entregan una nueva instalación de purificación de agua en Sierra Leona". Organización internacional de migración .
  14. ^ Bhattacharyya, D (abril de 1998). "Nuevas membranas de microfiltración funcionalizadas con ácido poliglutámico para la sorción de metales pesados ​​a alta capacidad". Revista de ciencia de membranas . 141 (1): 121-135. doi :10.1016/S0376-7388(97)00301-3.
  15. ^ Inbaraj y col. (2006)