La chimica bioortogonale per scoprire meglio le funzioni delle proteine
La comprensione di modifiche di struttura, ubicazione, post-traslazione e di interazioni tra proteina e macromolecola è un passo necessario per chiarire la biologia della cellula. Lo studio e la manipolazione di una macromolecola comporta l’inserimento di specifiche etichette (o molecole reporter) attraverso reazioni di ligazione. Con un finanziamento dell’UE, il progetto BIOCHEMLIG (Bio-orthogonal chemo-specific ligation) ha cercato nuove reazioni di ligazione biocompatibili e chemiospecifiche. Il progetto si proponeva di sviluppare nuovi processi di ligazione dotati di elevata efficienza, ampia portata di applicazione, alta chemoselettività e tassi elevati. Le reazioni di ligazione sono utilizzate per sintetizzare librerie combinatoriali, etichettare biomolecole ed eseguire sintesi sopramolecolari. Per soddisfare i severi criteri necessari per le applicazioni in vivo, gli scienziati hanno ricercato la compatibilità fisiologica e la bioortogonalità. Il progetto quadriennale ha esplorato nuove reazioni applicabili all’immaginografia, ad esempio le reazioni alla fluorurazione, utilizzata per preparare traccianti radioattivi marcati 18F per la tomografia a emissione di positroni. È stata dimostrata per la prima volta la formazione di un legame 18F-C, dove il tracciante radioattivo è legato con un atomo di carbonio, mediante un protocollo a base di palladio a basse dosi e rapido. BIOCHEMLIG si è anche interessato allo sviluppo di nuovi metalloenzimi artificiali e metodologie di coniugazione di dendrimeri. I metalloenzimi sono composti di una porzione organometallica competente cataliticamente all’interno di una macromolecola. Il progetto ha proposto di mirare razionalmente i farmaci metallici anticancro, utilizzando proteine presentatrici, che potrebbero essere sfruttate per migliorare la loro specificità di legarsi a bersagli macromolecolari. Gli scienziati hanno preso in considerazione lo screening ad alta intensità di elaborazione per le reazioni di formazione di legami e le reazioni di ligazione su modello, accanto allo sviluppo di una piattaforma informatica bio-chimica per indagini teoriche. Il progetto ha prodotto nuove reazioni bioortogonali di etichettatura di proteine. Due conseguenti applicazioni di biosensori consentono l’analisi rigorosa di campioni biologici. I risultati di BIOCHEMLIG sono stati proposti in 18 pubblicazioni a valutazione paritaria e 3 brevetti. BIOCHEMLIG consentirà agli scienziati di suddividere i processi cellulari con precisione a livello molecolare, accelerare la preparazione di una libreria di bioconiugati e produrre approcci innovativi alla biochimica.
Parole chiave
Bioortogonale, funzioni delle proteine, chimica covalente, ligazione chimica, chemoselettività