Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nobel z chemii "kliknięty"

Nobel z chemii "kliknięty"

Tegoroczną Nagroda Nobla z dziedziny chemii przyznano Carolyn R. Bertozzi, Mortenowi Meldalowi i K. Barry'emu Sharplessowi za znaczne postępy w chemii kliknięć i w chemii bioortogonalnej. O komentarz w kwestii decyzji Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk poprosiliśmy prof. Aleksandrę Pałasz z Zakładu Chemii Organicznej.

Prof. Aleksandra Pałasz - Zakład Chemii Organicznej:

Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii  została przyznana trzem chemikom, którzy przyczynili się do rozwoju chemii „click” i chemii bioortogonalnej. Nagrodzeni zostali: Carolyn R. Bertozzi (Stanford University, CA, USA), Morten Meldal (University of Copenhagen, Denmark) i K. Barry Sharpless (Scripps Resarch, La Jolla, CA, USA). Twórcą chemii „click” jest Barry Sharpless, który wprowadził ten termin w 2000 dla reakcji zachodzących szybko, z dużymi wydajnościami i prowadzących do jednego typu produktów bez tworzenia niepotrzebnych produktów ubocznych. Jest on również odkrywcą tzw. efektu Sharplessa. W 2005 roku zauważył, że niektóre reakcje chemiczne prowadzone w tzw. warunkach „on water” przebiegają dużo szybciej niż w przypadku, gdy prowadzi się te reakcje w tzw. typowych rozpuszczalnikach organicznych. Była to zaskakująca obserwacja ponieważ jak dotąd uważano, że aby dwa substraty mogły ze sobą reagować, to muszą się rozpuścić w rozpuszczalniku, w którym prowadzona jest reakcja. To odkrycie stanowiło również podstawy chemii bioortogonalnej, w której reakcje zachodzą w wodzie. Woda jest naturalnym środowiskiem reakcji zachodzących w organizmach żywych. Kolejnym krokiem było wprowadzenie do chemii „click” reakcji tzw. dipolarnej cykloaddycji azydków i alkinów katalizowanej przez jony miedzi. Dokonali tego niezależnie od siebie Morten Meldal i Barry Sharpless.

Za pomocą reakcji bioortogonalnych można obrazować fluorescencyjnie różne biocząsteczki lub małe cząsteczki leków w środowisku komórek biologicznych, można z pomocą reakcji bioortogonalnych badać szlaki metaboliczne lub wykrywać zmiany nowotworowe.

Carolyn Bertozzi wprowadziła termin chemia bioortogonalna w 2003 roku. W chemii bioortogonalnej klasyczna kolba reakcyjna, w której prowadzi się reakcję chemiczną została zastąpiona przez komórkę biologiczną. Reakcje bioortogonalne prowadzi się w komórkach biologicznych lub organizmach żywych, w taki sposób, aby zachodziły one niezależnie i nie zakłócały naturalnych procesów biochemicznych. W związku z tym reakcje bioortogonalne muszą spełniać pewne wymagania. Substraty i produkty reakcji powinny być stabilne (trwałe) w wodzie w warunkach in vivo. Reakcje powinny zachodzić w warunkach fizjologicznych szybko, reagenty i produkty nie mogą być toksyczne dla organizmów, reakcje muszą być selektywne, czyli nie mogą zachodzić żadne reakcje uboczne pomiędzy reagentami i innymi związkami biologicznymi obecnymi w środowisku komórki biologicznej. Spośród wielu znanych reakcji chemicznych niewiele spełnia równocześnie wszystkie wymienione wymagania. Grupą reakcji nadających się do zastosowania w chemii bioortogonalnej są tzw. cykloaddycje. Bertozzi postanowiła wykorzystać wymienioną reakcję cykloaddycji azydków i alkinów opisaną przez Meldala i Sharplessa. Nie można jednak katalizować reakcji prowadzonych w organizmach żywych jonami miedzi, które są toksyczne dla tych organizmów ponieważ obecność jonów miedzi na pierwszym stopniu utlenienia powoduje w organizmach żywych tworzenie toksycznych form tlenu. Carolyn Bertozzi zaproponowała aby w reakcjach cykloaddycji azydków i alkinów zastosować takie alkiny aby nie było konieczne stosowanie jako katalizatora reakcji jonów miedzi. Zastosowała ona pochodne tzw. cyklicznych alkinów, posiadających taką strukturę, że siłą napędową reakcji stało się tzw. napięcie kątowe pierścienia alkinów. Drugą grupą cykloaddycji stosowanych obecnie najczęściej jako bioortogonalne reakcje są reakcje cykloaddycji Dielsa-Aldera tzw. tetrazyn z cykloalkenami, które dzięki napięciu kątowemu pierścienia reagują bez potrzeby dodawania katalizatora. Za pomocą reakcji bioortogonalnych można obrazować fluorescencyjnie różne biocząsteczki lub małe cząsteczki leków w środowisku komórek biologicznych, można z pomocą reakcji bioortogonalnych badać szlaki metaboliczne lub wykrywać zmiany nowotworowe. Obecnie w badaniach klinicznych stosuje się reakcje bioortogonalne do celowego dostarczaniu leku do miejsca gdzie znajdują się komórki nowotworowe.

Polecamy również
Nobel z fizyki dla informatyki kwantowej
Nobel z fizyki dla informatyki kwantowej
Tydzień Noblowski 2022 - komentarze
Tydzień Noblowski 2022 - komentarze
Pierwsze standardy kryptografii postkwantowej
Pierwsze standardy kryptografii postkwantowej
Pierwsze „poważne” zdjęcia z Teleskopu Webba już we wtorek, 12.07. [komentarz]
Pierwsze „poważne” zdjęcia z Teleskopu Webba już we wtorek, 12.07. [komentarz]