Chemia bioortogonalna pomaga w badaniu funkcji mózgu
Poznanie struktury białek, lokalizacji, modyfikacji potranslacyjnych oraz oddziaływań między białkami i makrocząsteczkami jest niezbędne, by zbadać biologię komórki. Aby umożliwić badanie i manipulowanie makrocząsteczkami, potrzebne są specjalne oznaczenia (cząsteczki reporterowe), wykorzystywane dzięki reakcjom ligacji. W ramach projektu BIOCHEMLIG (Bio-orthogonal chemo-specific ligation), finansowanego ze środków UE, poszukiwano nowych biokompatybilnych i chemicznie specyficznych reakcji ligacji. Celem projektu było opracowanie nowych procesów ligacji charakteryzujących się wysoką wydajnością, dużym zakresem zastosowania, wysoką chemoselektywnością oraz szybkością. Reakcje ligacji są używane do syntezy bibliotek kombinatorycznych, znakowania cząsteczek biologicznych i przeprowadzania syntezy supramolekularnej. Aby spełnić wyśrubowane kryteria zastosowań in vivo, naukowcy starali się uzyskać kompatybilność fizjologiczną i bioortogonalność. W ramach czteroletniego projektu badano nowe reakcje, które można wykorzystać w obrazowaniu, w tym reakcji fluorowania, stosowane do przygotowywania wskaźników radioaktywnych 18F do pozytonowej tomografii emisyjnej. Tworzenie wiązań 18F-C, tj. wiązań wskaźnika radioaktywnego z atomem węgla, zostało po raz pierwszym przy zastosowaniu łagodnego i szybkiego protokołu opartego na palladzie. W projekcie BIOCHEMLIG zajmowano się także opracowaniem nowych sztucznych metaloenzymów i metod koniugacji dendrymerów. Sztuczne metaloenzymy składają się z części metaloorganicznej o właściwościach katalitycznych, znajdującej się w makrocząsteczce. Uczestnicy projektu zaproponowali racjonalne celowanie przeciwnowotworowych metaloleków przy pomocy białek prezentujących, co można by wykorzystać do poprawy specyficzności wiązania z docelowymi makrocząsteczkami. Naukowcy analizowali wysokoprzepustowe badania przesiewowe pod kątem reakcji tworzenia wiązań oraz szablonowych reakcji ligacji, a także opracowanie platformy bio-chemo-informatycznej do badań teoretycznych. W projekcie uzyskano nowe reakcji bioortogonalne znakowania białek. Dwa opracowane rozwiązania bioczujnikowe umożliwiają rygorystyczną analizę próbek biologicznych. Wyniki projektu BIOCHEMLIG opisano w 18 publikacjach naukowych oraz wykorzystano w 3 patentach. Rozwiązanie BIOCHEMLIG umożliwi naukowcom badanie procesów komórkowych z molekularną precyzją, pomagając w przyspieszeniu tworzenia biblioteki biokoniugatów oraz opracowywania innowacyjnych metod biologii chemicznej.
Słowa kluczowe
Bioortogonalna, funkcje białek, chemia kowalencyjna, ligacja chemiczna, chemoselektywność
