Integracja dyfuzyjnej spektroskopii NMR w procesach badawczych naturalnych produktów
Podczas odkrywania leków techniki chemii syntetycznej są często uważane za lepsze niż badania nad produktami naturalnymi. W przypadku tych drugich występują problemy z właściwym wyborem źródła, badaniami przesiewowymi, dereplikacją, izolacją i określeniem struktury związku, co często hamuje badanie i potencjalne wprowadzanie produktów naturalnych na rynek. Stworzono nowe podejścia NMR, które mogą dostarczyć informacji spektroskopowych bez potrzeby rozdzielania składników mieszaniny. Naukowcy z projektu DOSYMNPS (Novel applications of diffusion NMR spectroscopy in microbial natural products research) opracowali metody przetwarzania i zastosowania dyfuzyjnej spektroskopii NMR do charakteryzacji surowych i wstępnie frakcjonowanych ekstraktów mikrobiologicznych. Naukowcom udało się dokonać rekonstrukcji każdego składnika dokładnie zaprojektowanych, sztucznych mieszanin metabolitów wtórnych. Korzystając z nowego protokołu, otrzymano widmo komponentów syntetycznych bardzo podobnych do rzeczywistego widma czystych związków. Narzędzia bazujące na NMR opracowane przez uczestników projektu nie mają zastosowania w surowych ekstraktach mikrobiologicznych ze względu na złożony charakter, to jednak są pomocne przy prostych mieszankach, takich jak te uzyskane za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) surowych ekstraktów. Przy użyciu dyfuzyjnej spektroskopii NMR naukowcy starali się ulepszyć identyfikację znanych już związków, a proces ten zwany jest dereplikacją. Badacze przetestowali bazujące na NMR podejście do dereplikacji na różnych bazach danych zawierających doświadczalne widma NMR, doświadczalne i obliczone przesunięcia chemiczne oraz produkty naturalne. Aby zwiększyć dokładność, opracowano protokół umożliwiający korelację rzeczywistej masy z szacowaną masą cząsteczkową komponentów mieszaniny pobranych z eksperymentów za pomocą dyfuzyjnej spektroskopii NMR. Badacze udowodnili również, że możliwe jest bezpośrednie określanie struktury nowych metabolitów wtórnych w prostych mieszaninach przy użyciu jedno- i dwuwymiarowych danych NMR połączonych z eksperymentami dyfuzyjnymi. Wyniki badań znacząco zwiększyły konkurencyjność badań produktów naturalnych dzięki nowym narzędziom bazującym na NMR. Narzędzia te są obecnie używane w badaniach macierzystego wydziału chemii w zakresie chemii produktów naturalnych.
Słowa kluczowe
Wtórne metabolity, widma NMR, produkty naturalne, dyfuzyjna spektroskopia NMR, DOSY, dereplikacją, wyznaczanie struktury
