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

18.11.2016 20:43:00

«Сейчас ко мне пришел Щербаков, злой, как черт, и сообщил, что банда этих механических идиотов (его собственные слова) сегодня ночью растащила один из крупных складов руды, приняв его, очевидно, за необычайно богатое месторождение. Программы у роботов были разные, поэтому к утру часть склада оказалась в пакгаузах ракетодрома, часть — у входа в геологическое управление, а часть вообще неизвестно где. Поиски продолжаются» (А. и Б. Стругацкие. Страна багровых туч). Хорошо было фантастам шутить о тупости роботов в не предвиденных программой обстоятельствах, а нам с этим жить.

>>
16.11.2016 20:39:00
Казалось бы, принадлежность к политической партии не должна сказываться на мнении о таком предмете, как глобальное изменение климата. Ан нет: американские социологи отмечают, что отношение к этой проблеме сегодня разделяет избирателей в той же степени, как отношение к абортам или свободной продаже оружия. >>
14.11.2016 20:35:00
...по результатам 21 исследования из 27, излучение на частотах, характерных для мобильных телефонов, негативно влияет на мужскую репродуктивную систему, в частности снижается подвижность сперматозоидов, увеличиваются производство активных форм кислорода и частота повреждений ДНК («Reproduction», 2016, doi: 10.1530/ REP-16-0126)... >>
11.11.2016 15:28:00

...Китай запустил «Тяньгун-2», свою вторую орбитальную лабораторию; пока она необитаема, но в ноябре туда отправятся два человека («Nature», 2016, doi: 10.1038/ nature.2016.20611)...

>>
29.10.2016 23:11:00

...создан биоробот в виде ската, плавники которого приводятся в движение светом; его тельце сделано из эластомера, а мышцы из клеток эмбрионов крысы («Science», 2016, 353, 6295, 158—162, doi: 10.1126/science.aaf4292)... 

>>