Chemiker finden Weg zur Schaffung "der Bausteine des Lebens"

Alkohol zu wichtigen Inhaltsstoffen für neue Medikamente verwandeln

30.06.2020 - USA

Chemiker haben einen Weg gefunden, Alkohol in Aminosäuren, die Bausteine des Lebens, umzuwandeln. In einer in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlichten Studie erläuterten die Forscher die Umwandlung, bei der Molekülbindungen mit bisher unerreichter Präzision selektiv identifiziert und ersetzt werden. Das Ergebnis könnte die Herstellung einiger Medikamente erleichtern, indem die Arten neuer Aminosäuren erweitert werden, die zur schnelleren Herstellung dieser Medikamente hergestellt werden können.

"Eine der coolsten Anwendungen dieser Forschung ist, dass wir einen neuen Weg gefunden haben, unnatürliche Aminosäuren herzustellen - die manchmal in Medikamenten verwendet werden, um Krankheiten zu bekämpfen und gleichzeitig den natürlichen Stoffwechsel zu vermeiden", sagte David Nagib, Chemieprofessor an der Ohio State University und Seniorautor der Arbeit. "Und wir können diese unnatürlichen Aminosäuren möglicherweise dazu verwenden, neue komplexe Moleküle zu bauen, die auf verschiedene Krankheiten abzielen.

Aminosäuren, aus denen unsere Proteine bestehen, werden manchmal auch als Bausteine in Medikamenten verwendet, aber die Herstellung neuer, künstlicher Aminosäuren mit korrekter dreidimensionaler Geometrie in einem Labor für pharmazeutische Zwecke kann ein teurer und langwieriger Prozess sein. Alkohol ist jedoch reichlich vorhanden und billig.

Um Alkohol in Aminosäuren umzuwandeln, spielten die Forscher mit Alkohol auf atomarer Ebene. Ein Alkoholmolekül besteht aus drei verschiedenen Elementen - Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Die Forscher fanden einen Weg, die Bindungen zwischen bestimmten Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen aufzubrechen, um ein Stickstoffatom einzuführen, das andere in der Natur und in der Medizin am häufigsten vorkommende Element - eine Art Laborzauberei, die als "selektive C-H-Funktionalisierung" bezeichnet wird.

"Kohlenstoff-Wasserstoff ist die allgegenwärtigste Verbindung - denken Sie an ein Grasfeld in einem Park. Jedes Stück Gras ist eine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung, und die Herausforderung bei der C-H-Funktionalisierung besteht darin, wie man genau den Grashalm herauspickt, den man in eine Rose verwandeln möchte, und den Rest ignoriert. sagte Nagib. "Wie kann man selektiv sein, welche Bindung man umwandelt?"

Es ist wichtig, die richtige Bindung wählen zu können. Wenn Chemiker neue Medikamente bauen, verwenden sie sorgfältig auf eine bestimmte Art und Weise zusammengesetzte Moleküle, die nur auf eine Krankheit abzielen und nicht auf andere biologisch wichtige Maschinen. Stellen Sie sich die Moleküle im Menschen vor, Bakterien oder Viren als einzelne Schlösser und Medikamente als Schlüssel: Ein gutes Medikament, oder Schlüssel, passt nur in das richtige Schloss.

"In Alkohol gibt es Paare von gleichen Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen, aber diese Bindungen sind nicht gleich in ihrer räumlichen Anordnung auf dem Molekül", sagte Nagib. "Und jetzt können wir eine von ihnen über die anderen schieben, um Amine mit verschiedenen dreidimensionalen Formen herzustellen, was die Konstruktion neuer chemischer Strukturen ermöglicht, um Medikamente herzustellen, die als besserer Schlüssel dienen können".

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