Gdy ładunek ujemny przynosi wartość dodaną w biologii
Ujemnie naładowane gatunki mają ogromne znaczenie dla biologii i środowiska. Jony chlorkowe są najliczniej występującymi jonami u ludzi, a nieprawidłowe poziomy lub brak transportu tych jonów wiążą się z ciężkimi chorobami, takimi jak mukowiscydoza. Inne ważne rodzaje anionów to aminokwasy w formie anionowej, takie jak kwas asparaginowy i kwas glutaminowy, które odgrywają również ważną rolę jako neuroprzekaźniki. Naukowcy uczestniczący w projekcie ANION_CAGES (Dynamic constitutional chemistry for the preparation of receptors for anions of biological interest) pracowali nad stworzeniem skutecznych receptorów dla anionów w roztworach wodnych. Opierając się na zasadach dynamicznej chemii kombinatorycznej (DCC), rozwiązali problemy związane z dobrym powinowactwem. Poprzez generowanie nowych cząsteczek w reakcjach odwracalnych przy użyciu prostych bloków budulcowych (BB) w kontrolowanych warunkach termodynamicznych, DCC zapoczątkowuje rozwój dynamicznej biblioteki kombinatorycznej (DCL). W ramach projektu ANION_CAGES wykorzystano peptydowe lub pseudopeptydowe bloki budulcowe i stworzono biblioteki molekularne poprzez tworzenie dynamicznych wiązań kowalencyjnych – tworzenie i metatezę dwusiarczków. Naukowcy z projektu ANION_CAGES przygotowali dużą rodzinę bloków budulcowych o różnych funkcjach i różnej liczbie grup tiolowych. Szereg warunków reakcji, w tym warunki dotyczące pH i rozpuszczalnika, przyczyniły się do powstania powtarzalnych bibliotek DCL. Naukowcy zbudowali solidną platformę informacyjną umożliwiającą dalsze prace nad receptorami anionowymi w środowisku wodnym. Łączenie BB o różnych wartościowościach powinno skutkować zwiększeniem złożoności mieszaniny pod względem struktury i topologii. Badania nad otrzymywaniem wyłącznie jednego produktu dzięki samoczynnemu rozpoznawaniu przyniosły wartościowe rezultaty. Naukowcom udało się zidentyfikować te interakcje – wynik rozpoznania jonu obojnaczego aminokwasu w wodzie. Oprócz tego określili również wpływ zmian strukturalnych i środowiskowych na rezultaty bibliotek. Wyniki projektu ANION_CAGES zostały przedstawione jako prace badawcze w publikacjach, takich jak czasopisma Royal Soc Chemistry i inne. W czasopiśmie Chemistry – A European Journal można znaleźć obszerną publikację „Adaptive Correction from Virtually Complex Dynamic Libraries: The Role of Noncovalent Interactions in Structural Selection and Folding”. W przyszłości wyniki badań mogą być wykorzystane do przygotowania selektywnych czujników pracujących w wodzie w celu wykrywania aminokwasów i badania ich roli in vivo. Wstępne wyniki potwierdziły możliwość zastosowania tej metody. Wyniki badań ANION_CAGES mogą być wykorzystane w syntezie biologicznie istotnych cząsteczek w wielu dziedzinach biologii, medycyny i nauk o środowisku.
Słowa kluczowe
Ładunek ujemny, anion, ANION_CAGES, DCC, DCL
