Biomoléculas abotonadas
Reacción de clic para sistemas vivos: hidroaminación bioortogonal de alquinos lineales activados
Para comprender mejor los procesos celulares es necesario conocer los tipos de biomoléculas que intervienen, su ubicación y sus interacciones. Para ello es necesario etiquetar las moléculas sin afectar a los procesos fisiológicos (bioortogonalidad). Esto funciona cuando los marcadores se acoplan de forma muy rápida y selectiva utilizando pequeñas moléculas y "química de clic". En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigadores ha presentado ahora un nuevo tipo de reacción de clic que también es adecuado para las células y los organismos vivos.
(c) Wiley-VCH
Por ejemplo, el etiquetado de biomoléculas permite localizar y caracterizar tumores cuando se inyecta un anticuerpo que se une a moléculas específicas de las células tumorales. A continuación se inyecta también un colorante. Tanto los anticuerpos como el colorante están dotados de pequeños grupos moleculares que apenas influyen en los procesos celulares. Cuando se encuentran con su contraparte, se unen inmediata y específicamente entre sí sin reacciones secundarias, tan fácilmente como si las dos partes hicieran clic. De ahí viene el término "química del clic". El colorante sólo permanece unido a las células tumorales, lo que las hace detectables.
La reacción de química de clic más conocida es la reacción azida-alquina. Un grupo azida reacciona con un grupo alquino para formar un anillo de cinco miembros. Sin embargo, esta reacción requiere un catalizador de cobre tóxico, lo que la hace inadecuada para los sistemas vivos. Una alternativa es el uso de alquinos cíclicos, en los que el triple enlace está sometido a tanta tensión que la reacción funciona sin catalizador. Sin embargo, el ciclo puede ser inadecuado para algunas aplicaciones.
Un equipo dirigido por Justin Kim, del Instituto del Cáncer Dana-Farber y de la Escuela de Medicina de Harvard (Boston, EE.UU.), ha desarrollado ahora una reacción de clic alternativa con alquinos lineales terminales, que funciona rápidamente y sin catalizador en condiciones fisiológicas complejas. Tras un análisis preciso de las interacciones electrónicas en los alquinos y pruebas con diversos sustituyentes, el equipo descubrió que ciertos alquinos con halógenos a ambos lados del triple enlace son suficientemente reactivos. El truco consistía en equilibrar las diferentes influencias de los sustituyentes individuales para que los alquinos estuvieran lo suficientemente activados (activación push-pull) como para reaccionar sin un catalizador y, al mismo tiempo, permanecer a salvo del ataque de los componentes celulares. Para la otra mitad de la unidad de clic, el equipo optó por utilizar N,N-dialquilhidroxilaminas(compuestos orgánicos que contienen tanto nitrógeno como oxígeno) en lugar de las azidas convencionales. Los productos de reacción resultantes (enaminas-N-óxidos) son biocompatibles.
Estas nuevas reacciones de clic (eliminaciones retro-Cope) son muy rápidas. Los productos se forman de forma regioselectiva y los componentes son suficientemente estables y pueden introducirse fácilmente en las biomoléculas. Esto amplía el espectro de reacciones de acoplamiento bioortogonal para el etiquetado celular en sistemas vivos.
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