Connecting chemical worlds for a sustainable future

Chemistry plays a central role in science and is the basis of one of the major, more impactful, and diverse industries. However, to address the most pressing global challenges, we must learn to create connections in an effective and meaningful way, with other disciplines, industries, and society at large. Here, we present the IUPAC Top Ten Emerging Technologies in Chemistry as an example of an initiative that highlights some of the most promising advances in chemistry and contributes to creating connections to accelerate sustainable solutions for our society and our planet

Inhibitors against Fungal Cell Wall Remodeling Enzymes

Fungal β-1,3-glucan glucanosyltransferases are glucan-remodeling enzymes that play important roles in cell wall integrity, and are essential for the viability of pathogenic fungi and yeasts. As such, they are considered possible drug targets, although inhibitors of this class of enzymes have not yet been reported. Herein we report a multidisciplinary approach based on a structure-guided design using a highly conserved transglycosylase from Sacharomyces cerevisiae, that leads to carbohydrate derivatives with high affinity for Aspergillus fumigatus Gel4. We demonstrate by X-ray crystallography that the compounds bind in the active site of Gas2/Gel4 and interact with the catalytic machinery. The topological analysis of noncovalent interactions demonstrates that the combination of a triazole with positively charged aromatic moieties are important for optimal interactions with Gas2/Gel4 through unusual pyridinium cation–π and face-to-face π–π interactions. The lead compound is capable of inhibiting AfGel4 with an IC value of 42 μm.This work was supported by Spanish MINECO Contracts (CTQ2016‐76155‐R to P.M., and BFU2016‐75633‐P to R.H.‐G.), and an MRC Programme Grant (M004139) to D.M.F.v.A. We also acknowledge the Government of Aragón (Spain) (Bioorganic Chemistry group E‐10 and Protein Targets group B‐89) for financial support. The European Commission is gratefully acknowledged (BioStruct‐X grant agreement no. 283570 and BIOSTRUCTX_5186).Peer Reviewe

Una pareja enigmática. Moléculas gemelas pero no idénticas

Concurso adopta tu molécula.Hoy nos cuenta su historia una nueva molécula, bueno, en realidad, dos. Esta vez, deberás descubrir cuáles son y, además, decirnos dónde se me encuentran más habitualmente para optar optar al premio del concurso Adopta tu molécula.Peer Reviewe

Diseño y síntesis de inhibidores de transglicosilasas fúngicas

La pared celular de los hongos es una estructura fundamental para su viabilidad. Está formada por distintos tipos de carbohidratos, fundamentalmente polímeros de glucosa unidos mediante enlace β(1-3). Hay varias enzimas encargadas del metabolismo de los polisacáridos que forman la pared celular. Algunas son dianas de fármacos antifúngicos pero, a día de hoy, la mayor parte de los medicamentos disponibles son poco específicos o han hecho que los hongos desarrollen resistencia. Esto lleva a que todavía haya casos graves de infecciones fúngicas que matan a casi dos millones de personas cada año. Es necesario diseñar y sintetizar nuevos fármacos antifúngicos más específicos y eficaces. Una de las familias de enzimas más importantes en el mantenimiento de la pared celular es la de las transglicosilasas. Llevan a cabo una función combinada de hidrólisis y transferencia de β(1-3)-oligosacáridos, lo que permite a la célula regular la flexibilidad de la pared celular. En distintos géneros de hongos, las transglicosilasas de membrana presentan grandes similitudes entre sí, como por ejemplo la familia Gas en Saccharomyces cerevisiae (no patógeno), la familia Gel de Aspergillus fumigatus y las familias Phr y Pga de Candida albicans. Actualmente sólo se conoce la estructura cristalográfica de una de ellas: Saccharomyces cerevisiae Gas2 (ScGas2), enzima que se usará como modelo para diseñar nuevos fungicidas enfocados a tratar infecciones de Aspergillus y Candida. A partir de la estructura cristalográfica de ScGas2 y con la ayuda de cálculos computacionales de docking molecular se diseñará una biblioteca de ligandos potenciales que puedan actuar como inhibidores del enzima. Resultados previos del grupo de investigación nos permitieron determinar algunos de los puntos de interacción, así como los componentes mínimos que deberían tener los compuestos para que exista una afinidad por parte del enzima. Entre ellos destaca una cadena de laminaritriosa (es decir, tres residuos de glucosa) unida a un residuo aromático separado por un espaciador con una longitud mínima es de 6 átomos. Para laobtención de los ligandos propuestos, se procederá a la síntesis y funcionalización de β(1-3)-oligosacáridos de diferente longitud a partir de β(1-3)-polisacáridos disponibles de manera comercial. Del mismo modo, se preparará una biblioteca de alquinos y azidas con una gran variedad de restos orgánicos (R) alifáticos, aromáticos, heteroaromáticos o iónicos; que podrán situarse en los entornos hidrofóbico y aniónico presentes en el sitio activo. La unión de los fragmentos se llevará a cabo mediantes reacciones de click chemistry, conocidas por su versatilidad, su selectividad y su eficacia en el campo de la química de azúcares. Una vez realizada la síntesis de una amplia biblioteca de ligandos se realizarán estudios biológicos para comprobar su efectividad. Se estudiarán mediante diversas técnicas, entre las que cabe destacar: (i) STD-NMR Esta técnica nos permite evaluar la interacción ligando-proteína en disolución y las zonas del ligando que interaccionan más fuertemente con la proteína. (ii) Medidas de IC50. Se determinará el poder inhibitorio de los ligandos sintetizados mediante la monitorización de la reacción enzimática. Será además necesario el diseño y optimización de la metodología para medir el avance de la reacción. (iii) Cristalografía de Rayos X. En colaboración con el grupo del Dr. R. Hurtado-Guerrero, se intentarán obtener cristales con los complejos de ScGas2 con los ligandos con mejores interacciones utilizando técnicas de soaking.Peer reviewe

Adopta tu molécula: Afina tu olfato y descubre una nueva molécula

Concurso adopta tu molécula.Bienvenidos a un nuevo reto de ‘Adopta tu Molécula’. Esta vez, nuestra @moleculica enlaza su historia con la de San Jorge y el dragón y va dejando un rastro de pistas.Peer Reviewe

Adopta tu molécula: Reto químico. Una molécula muy viajera

Concurso adopta tu molécula.Bienvenidos al concurso ‘Adopta tu Molécula’. Tras las vacaciones, la moleculica que hay que descubrir se encuentra extremadamente generosa. Viajera, quiral, muy útil... da tantas pistas contando su historia que dice que no lo ha podido poner más fácil esta v ez. Daremos la solución el mes que viene. ¿Te animas?.Peer Reviewe

Chemical Solutions to the Current Polycrisis

In the past 15 years, we've experienced an unprecedented series of crises, including financial (2008), health (2020), and most recently the supply chain disruptions and the energy emergency in Europe, caused by the war in Ukraine (2022). On top of that, climate change still poses a serious threat to our lives and our planet. These interconnected challenges create tremendous societal problems and compromise the viability of the chemical industry in an environment of price volatility and high inflation. Thus, the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) has launched a series of actions to tackle this and raise awareness of the role of chemistry in solving our major threats. Since 2019, IUPAC has identified the “Top Ten Emerging Technologies in Chemistry” to connect chemical researchers with industry, bridging the gap between science and innovation, maintaining the current competitiveness of the chemical industry, as well as tackling our most pressing global challenges

Adopta tu molécula: Reto químico. Adopciones moleculares

Concurso adopta tu molécula.Bienvenidos a 'Adopta tu Molécula'. La dulce @moleculica del mes de noviembre era: ¡la sacarina! Enhorabuena a quienes la descubristeis y muchas gracias a todos los padres y madres adoptivas. Tras realizar un sorteo entre todos los participantes en nuestro concurso, el ganador es Javier Amezcua. Hoy presentamos la historia de una nueva molécula enigmática. De nuevo, el reto es descubrir de qué molécula se trata, leyendo atentamente todas las pistas. Y, si te encariñas, también puedes adoptarla.Peer Reviewe

Adopta tu molécula: El reto. El color de la púrpura imperial

Concurso adopta tu molécula.¿Qué tienen en común la Semana Santa, el químico Willian Perkin y Steven Spielberg? He dicho bien: Spielberg, no Mel Gibson. La culpa de que ahora mismo os devanéis los sesos la tienen unos caracoles marinos que recogían los fenicios hace unos 3.500 años. Bueno, en realidad la tengo yo, vuestra moleculica de abril. Conocer mi historia os ayudará a descubrirme, como hizo Santiago Sarasa al desenmascarar a la polivalente adenosina y ganar la última edición de ‘Adopta tu Molécula.N

Adopta tu molécula: Contra el frío. Moléculas anticongelantes

Concurso adopta tu molécula.Cuando el frío aprieta, unas moleculicas resultan especialmente útiles: las que impiden al agua del radiador del coche congelarse. Las más utilizadas en la composición de los anticongelantes pertenecen a una misma familia química: los alcoholes. Descúbrelas y gana una taza de desayuno exclusiva. Como Víctor Roda, que supo que el ácido trans-olibánico (o trans--octilciclopropancarboxílico) y el lindestreno son, respectivamente, las responsables del aroma del incienso y la mirra.N