Клик-реакции становятся обратимыми

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №11)

В результате так называемых клик-реакций можно быстро и избирательно получать новые вещества за счет взаимодействия строительных блоков небольшого размера. Они очень популярны не только у химиков, но также у биологов: с их помощью, например, удобно «метить» биомолекулы. До настоящего времени все такие превращения были необратимы, однако и этот недостаток удалось преодолеть. Исследователи из группы Эрика Энслина из Университета Техаса (Остин) разработали клик-систему, в которой биомолекулы полностью очищаются от введенных меток при добавлении специального вещества («Nature Chemistry», 2016, 8, 968—973, doi: 10.1038/nchem.2601).

s 20161118-2 hemoskop.jpg

Амины и тиолы легко взаимодействуют с молекулой-акцептором. Аминовый фрагмент можно легко удалить с помощью дитиотреитола (DTT)

 

Новая система позволяет «пришивать» метки к изучаемым молекулам и «отпарывать» их, не повреждая объект исследования и не оставляя на нем следов. Демонстрируя возможности новой системы, исследователи из Остина показали, как белки обратимо связываются с полиэтиленгликолевыми цепочками, которые обычно применяются для увеличения биологической доступности белковых лекарственных препаратов. Как и многие другие процессы клик-химии, новая реакция протекает в воде, что не только делает ее «зеленой», но и позволяет надеяться на то, что она не будет мешать естественным биохимическим процессам.

Первоначально исследователи из Остина пытались синтезировать большие рецепторы, обратимо распознающие низкомолекулярные соединения за счет обратимых реакций. В поисках таких рецепторов они перепробовали большое количество реагентов, могущих быть платформой для обратимого связывания. Из них отобрали те, чья реакционная способность отвечала требованиям клик-химии, — то есть способные вступать в быстрые однозначно протекающие реакции, целевые продукты которых не приходилось бы долго отделять от образующихся продуктов. Предполагалась следующая схема превращений: амин взаимодействует с макромолекулярной платформой-акцептором, после чего продукт этого превращения вступает в реакцию с тиолом. После того как весь синтез был сделан, Энслин с соавторами обнаружили, что добавление к конечному продукту дитиотреитола (DTT) высвобождает исходные амин и тиол — то есть запускает реакцию, обратную «клик-процессам».

Тем не менее для того, чтобы процесс был обратимым, условия его проведения должны соответствовать определенным требованиям, несколько отличающимся от привычных для классических клик-реакций. Так, реакции необходимо проводить в воде, чтобы к макромолекуле не могли присоединиться две молекулы амина, — соответственно в процессе может участвовать не любое макромолекулярное соединение. Обратимая версия клик-процесса протекает медленно: для некоторых аминов и тиолов при комнатной температуре ждать образования целевого продукта приходится несколько дней (нагревание ускоряет процесс, но приводит к образованию нежелательных побочных продуктов).

Исследователи признают, что главный результат новой работы — принципиальная возможность существования обратимых клик-реакций. До окончательной разработки полноценно обратимого клик-процесса необходимо решить еще много проблем.

Разные разности

01.10.2017 10:00:00
...согласно моделированию с учетом общепринятых сценариев выброса парниковых газов, в Южной Азии температура и влажность приблизятся к опасному для здоровья человека пределу, а в некоторых регионах превысят его уже к концу XXI века («Science Advances», 2017, 3, 8, e1603322, doi: 10.1126/sciadv.1603322)... >>
01.09.2017 10:23:00

...возможно, 39—59% площадей кофейных плантаций в Эфиопии из-за климатических изменений станут непригодными для выращивания кофе, однако охрана лесов и перемещение плантаций могут даже увеличить подходящие площади в четыре раза и более («Nature Plants», 2017, 3, 17081, doi: 10.1038/nplants.2017.81)...

>>
01.08.2017 23:27:00

...явление квантовой запутанности продемонстрировано для фотонных пар, разделенных расстоянием 1203 км на Земле, с ретрансляцией через спутник. Результаты показывают возможность будущей глобальной сети квантовой связи («Science», 2017, 356, 6343, 1140—1144, doi: 10.1126 / science.aan3211)...

>>
06.07.2017 10:00:00

...Казанский федеральный университет принял решение прекратить сотрудничество с итальянским хирургом-трансплантологом Паоло Маккиарини, ранее уличенным в этических нарушениях и фальсификации данных («Science», 2017, doi: 10.1126/science.aal1201)...

>>
31.05.2017 14:02:00

...космический аппарат «Кассини» в последний раз прошел мимо Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и направляется в область между планетой и ее кольцами, через которую пройдет 22 раза, а затем, в сентябре 2017 года, нырнет в атмосферу Сатурна («Nature», 2017, 544, 7649, 149—150, doi:10.1038/544149a)...

>>