Investigadores de la Universitat de les Illes Balears (UIB) han participado en un estudio que describe por primera vez una interacción molecular denominada enlace de titanio (titan bond) en sistemas biológicos. La investigación aporta información sobre cómo interactúa este metal con las proteínas de los organismos vivos y abre perspectivas en bioquímica, biomateriales y desarrollo de fármacos.
El trabajo, publicado en The Journal of Physical Chemistry Letters, revista editada por la American Chemical Society, fue seleccionado como tema de portada.
Una interacción molecular en proteínas
La investigación fue realizada por Eloá Abreu y Antonio Bauzá, del grupo de Sistemas Supramoleculares y de Nanocaptura (SUPRANANO) de la UIB. El equipo estudió las interacciones no covalentes, fuerzas más débiles que los enlaces químicos tradicionales, pero relevantes en procesos como el plegamiento de las proteínas, el reconocimiento molecular y la acción de los medicamentos.
Los investigadores observaron que los iones de titanio pueden atraer átomos ricos en electrones presentes en aminoácidos como la tirosina, la serina, el ácido aspártico y la cisteína. La interacción se atribuye a regiones del metal con déficit electrónico, conocidas como «agujeros sigma» (σ-holes). Hasta ahora, este tipo de interacción se había observado principalmente en compuestos sencillos, no en proteínas.
Análisis y posibles aplicaciones
Para llegar a sus conclusiones, el equipo combinó el análisis de estructuras experimentales de la base de datos MetalPDB con cálculos de química cuántica. Examinó estructuras cristalográficas de proteínas con titanio, identificó contactos direccionales entre el metal y distintos aminoácidos y evaluó su naturaleza y estabilidad mediante simulaciones computacionales.
El estudio indica que estos enlaces pueden contribuir a estabilizar proteínas y al reconocimiento molecular del titanio en entornos biológicos. El resultado es relevante porque se investigan compuestos de titanio como posibles agentes anticancerígenos y porque este metal se utiliza en implantes médicos, prótesis y nanomateriales biomédicos.
Antonio Bauzá, coautor del estudio y profesor del Departamento de Química de la UIB, señaló que los resultados ayudan a entender cómo las proteínas de los organismos vivos reconocen el titanio y podrían contribuir al desarrollo de nuevos compuestos terapéuticos y biomateriales más eficientes y seguros.
Financiación y contexto
Los investigadores concluyen que los enlaces de titanio son una fuerza de reconocimiento molecular hasta ahora ignorada en biología. Su identificación amplía el conocimiento sobre las interacciones no covalentes implicadas en los procesos vitales y ofrece herramientas para el diseño racional de medicamentos y materiales biomédicos basados en este metal.
El estudio se realizó en el marco del proyecto «Bioinorgánica computacional: desde la biocatálisis sostenible hasta nuevas estrategias en química médica» (PID2023-149492NB-I00), financiado por MICIU/AEI con fondos FEDER. También forma parte de la tesis doctoral que Elóa Abreu desarrolla en la UIB dentro del programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Química.
