Chemici van het Van 't Hoff Instituut voor Moleculaire Wetenschappen van de Universiteit van Amsterdam hebben een nieuwe klasse moleculen ontdekt. Deze week melden ze zich in Natuurcommunicatie over hun synthesemethode die leidt tot 'quasi[1]catenanen':pretzelachtige moleculen die bestaan ​​uit twee moleculaire ringen die 'tegenovergesteld' aan een centraal koolstofatoom zijn gekoppeld. De ontdekking is een belangrijke stap in de richting van de synthese van lasso-peptiden; nieuwe moleculen met een potentieel gebruik als medicijnen.

Het artikel Nature Communication is de bekroning van een vijfjarige onderzoeksinspanning bij de onderzoeksgroep Synthetische Organische Chemie van prof.dr. Jan van Maarseveen, met promovendus Luuk Stemers in de hoofdrol. Hij heeft een methode ontwikkeld die de weg vrijmaakt voor de synthese van zogenaamde lasso-peptiden.

Lasso-peptiden zijn kleine eiwitten die, zoals hun naam aangeeft, bestaan ​​uit een moleculaire 'lus' rond een moleculair 'touw'. Ze werden voor het eerst geïsoleerd uit bacteriën aan het begin van de huidige eeuw. Onlangs, DNA-analyse heeft aangetoond dat lasso-peptiden vrij veel voorkomen in het rijk van bacteriën. Hun biologische functie is om te werken als een antibioticum tegen andere micro-organismen, waardoor ze een potentiële nieuwe klasse antibiotica zijn.

Het feit dat 15 jaar na de ontdekking van lasso-peptiden synthetische chemici nog geen strategie hebben kunnen ontwikkelen die leidt tot hun unieke moleculaire architectuur, ondersteunt de complexiteit van deze moleculen.

Het knelpunt hier is dat het touw meestal strak in de lus zit. Dit onderscheidt lasso-peptiden van rotaxanen waarvoor de Schotse chemicus Sir Fraser Stoddart vorig jaar de Nobelprijs voor scheikunde deelde. Tijdens de rotaxaansynthese wordt het touw door de lus 'getrokken'.

Aangezien dit onmogelijk is voor de synthese van lasso-peptiden, de Amsterdamse chemici hanteerden een andere benadering, dwingen de lus te sluiten op de juiste plaats rond het touw. Dit bleek een hele onderneming te zijn. Uiteindelijk slaagde Luuk Stemers erin om een ​​moleculaire scaffold te maken die de synthese ondersteunt, zodat de lus zich correct om het touw vormt.

De nieuwe synthesemethode is een grote stap voorwaarts in de syntheseroute naar functionele lassopeptiden. Om de kracht van de methode te demonstreren gebruikte Stemers zijn steiger om ook beide uiteinden van het touw te forceren om een ​​tweede lus te vormen.

Dit resulteerde in de synthese van een hele nieuwe klasse van pretzelachtige moleculen die de Amsterdamse onderzoekers quasi[1]catenanen bedachten. ('Echte' catenanen bestaan ​​uit twee losjes met elkaar verweven moleculaire ringachtige structuren. De Franse chemicus Jean-Pierre Sauvage ontwikkelde catenanen en deelde de Nobelprijs met Stoddard, en de Nederlandse chemicus Ben Feringa.)

De volgende stap in de onderzoeksinspanning van de Amsterdamse onderzoekers naar de synthese van lasso-peptiden is het introduceren van gemakkelijk verbreekbare bindingen in het quasi[1]catenaan, zodat de ringen kunnen worden ontgrendeld.