La UIB describe un nuevo tipo de enlace entre el titanio y las proteínas

Investigadores de la Universitat de les Illes Balears (UIB) han participado en un estudio que describe por primera vez la presencia de un tipo de interacción molecular denominada «enlace de titanio» (titan bond) en sistemas biológicos. La investigación aporta nuevas claves para entender cómo el titanio interactúa con las proteínas de los organismos vivos y abre perspectivas en bioquímica, biomateriales y desarrollo de fármacos. El trabajo se ha publicado en The Journal of Physical Chemistry Letters, revista de referencia en química física editada por la American Chemical Society (ACS), que lo ha seleccionado como tema de portada.

El estudio, firmado por Eloá Abreu y Antonio Bauzá, del grupo de investigación de Sistemas Supramoleculares y de Nanocaptura (SUPRANANO) de la UIB, se centra en las llamadas interacciones no covalentes. Son fuerzas mucho más débiles que los enlaces químicos tradicionales, pero desempeñan un papel fundamental en procesos biológicos como el plegamiento de las proteínas, el reconocimiento molecular o la acción de los medicamentos.

Los investigadores han demostrado que los iones de titanio pueden actuar como puntos de atracción para átomos ricos en electrones presentes en aminoácidos como la tirosina, la serina, el ácido aspártico o la cisteína. Este fenómeno se produce gracias a unas regiones electrónicamente deficitarias del metal, conocidas como «agujeros sigma» (σ-holes), que funcionan como pequeños polos de atracción molecular. Hasta ahora, este tipo de interacción solo se había observado principalmente en compuestos sencillos y no en proteínas.

Para llegar a estas conclusiones, el equipo combinó el análisis de estructuras experimentales de la base de datos MetalPDB con cálculos avanzados de química cuántica. Examinaron varias estructuras cristalográficas de proteínas que contienen titanio e identificaron contactos direccionales entre este metal y distintos aminoácidos, para después evaluar su naturaleza y estabilidad mediante simulaciones computacionales. El estudio muestra que estos enlaces pueden contribuir de forma significativa a estabilizar las proteínas y al reconocimiento molecular del titanio en entornos biológicos.

Los resultados tienen especial relevancia porque los compuestos basados en titanio se investigan como posibles agentes anticancerígenos y porque este metal se usa ampliamente en implantes médicos, prótesis y nanomateriales biomédicos. Según el profesor Antonio Bauzá, coautor del estudio y profesor del Departamento de Química de la UIB, los resultados «permiten entender mejor cómo el titanio es reconocido por las proteínas de los organismos vivos y pueden contribuir a desarrollar nuevos compuestos terapéuticos y biomateriales más eficientes y seguros».

Los investigadores concluyen que los enlaces de titanio constituyen una fuerza de reconocimiento molecular hasta ahora ignorada en biología. Su identificación amplía el conocimiento sobre las interacciones no covalentes que gobiernan los procesos vitales y ofrece nuevas herramientas para el diseño racional de medicamentos y materiales biomédicos basados en este metal. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación «Bioinorgánica computacional: desde la biocatálisis sostenible hasta nuevas estrategias en química médica» (PID2023-149492NB-I00), financiado por MICIU/AEI con fondos FEDER, y forma parte de la tesis doctoral que Eloá Abreu desarrolla en la UIB dentro del programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Química.

Información elaborada a partir de Diario de Mallorca.