Quiralidad en la naturaleza

¿Alguna vez has notado los patrones en la concha de un caracol de jardín? Con toda probabilidad, el caparazón estará enrollado a la derecha. De hecho, en Londres, cuando se descubrió un caracol de espiral izquierda, era tan raro que se lanzó una campaña mundial para encontrarlo como pareja de espiral izquierda.

De hecho, casi todos los caracoles del mundo tienen conchas enrolladas a la derecha, una consecuencia de la quiralidad intrínseca de sus genes.

Al igual que los caracoles, la mayoría de los productos naturales y biomoléculas son quirales. Por ejemplo, todos los aminoácidos presentes en nuestro cuerpo existen como enantiómeros individuales, excepto el único aminoácido aquiral, la glicina.

Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas; como tales, la quiralidad de los aminoácidos tiene consecuencias significativas en la simetría y la función de todas las proteínas y enzimas naturales.

Consideremos el caso de la quimotripsina, una enzima digestiva que se encuentra en los intestinos de muchos animales. La quimotripsina humana, con 268 aminoácidos en la secuencia, tiene 268 centros quirales.

Si cada uno de estos aminoácidos pudiera existir en cualquiera de sus dos formas enantioméricas, la quimotripsina humana tendría 2²⁶⁸ configuraciones posibles. Afortunadamente, los aminoácidos existen como enantiómeros individuales en nuestro cuerpo y, en consecuencia, la quimotripsina está presente en una sola configuración quiral.

Debido a la quiralidad de su estructura, la mayoría de las enzimas, como la quimotripsina, reaccionan específicamente con solo uno de los dos enantiómeros de una molécula. Esta enantioselectividad surge porque solo uno de los enantiómeros puede caber en el sitio de unión de la enzima, de manera análoga a un mecanismo de cerradura y llave.

En consecuencia, los enantiómeros de una molécula de fármaco pueden invocar diferentes respuestas biológicas en el cuerpo. Por ejemplo, mientras que el enantiómero S del fármaco naproxeno tiene propiedades antiinflamatorias, el enantiómero R del naproxeno es una toxina hepática. Por lo tanto, el naproxeno se vende como un solo enantiómero.

Algunos medicamentos, como el ibuprofeno, se venden como mezclas racémicas. Aquí, mientras que el enantiómero S es el agente activo, el enantiómero R es inactivo e inofensivo.