Integrazione della spettroscopia NMR di diffusione nella ricerca sui prodotti naturali
Spesso si preferisce scoprire nuovi farmaci utilizzando tecniche di chimica sintetica piuttosto che svolgere ricerca sui prodotti naturali. I problemi relativi all’efficienza dei processi di selezione delle fonti, screening, dereplicazione, isolamento e chiarimento delle strutture ostacolano spesso la ricerca e il potenziale di commercializzazione dei prodotti naturali. Sono stati sviluppati nuovi approcci di risonanza magnetica nucleare (NMR) che potrebbero fornire informazioni spettroscopiche senza la necessità di separare i componenti di una miscela. Gli scienziati del progetto DOSYMNPS (Novel applications of diffusion NMR spectroscopy in microbial natural products research) hanno sviluppato metodologie per elaborare e utilizzare la spettroscopia NMR di diffusione per caratterizzare estratti microbici crudi e prefrazionati. Gli scienziati sono riusciti a ricostruire ogni componente nelle loro misture sintetiche di metaboliti secondari accuratamente progettate. Impieganto un nuovo protocollo, hanno estratto spettri di componenti sintetici che assomigliano fortemente allo spettro del composto puro. Sebbene non applicabile agli estratti microbici puri a causa della loro complessità naturale, gli strumenti basati su NMR sviluppati dai membri del progetto sono utili per le misture più semplici, come quelle ottenute dal frazionamento degli estratti puri tramite HPLC (high-performance liquid chromatography) semipreparativa. Utilizzando la spettroscopia NMR di diffusione, i ricercatori hanno cercato di migliorare l’identificazione di componenti già noti, un processo chiamato dereplicazione. I ricercatori hanno testato il loro approccio di dereplicazione basato sulla NMR in diversi database contenenti spettri NMR sperimentali o spostamenti chimici sperimentali e calcolati di prodotti naturali. Per favorire la precisione, hanno sviluppato un protocollo per correlare la massa effettiva con il peso molecolare stimato dei componenti della mistura ricavati dagli esperimenti con NMR di diffusione. I ricercatori hanno anche dimostrato la fattibilità dell’elucidazione strutturale diretta di nuovi metaboliti secondari nelle misture semplici, utilizzando dati NMR 1D e 2D standard combinati con esperimenti di diffusione. I risultati della ricerca hanno notevolmente migliorato la competitività della ricerca sui prodotti naturali attraverso una serie estesa di strumenti basati su NMR. Questi strumenti vengono attualmente usati nel dipartimento di chimica dell’istituzione ospitante per svolgere ricerche di chimica dei prodotti naturali.
Parole chiave
Metabolita secondario, spettri NMR, prodotti naturali, NMR di diffusione, DOSY, dereplicazione, elucidazione strutturale
