Een internationale groep wetenschappers, waaronder een buitenlandse gasthoogleraar van de RUDN-universiteit Kamran Makhmudov, heeft chemische bindingen geanalyseerd in eiwitten op basis van zwavel en andere elementen uit de 16e groep van het periodiek systeem. Dergelijke atomen worden chalcogenen genoemd, en de bindingen staan ​​​​bekend als chalcogeenbindingen. De resultaten zijn gepubliceerd in Dalton-transacties , en zal worden gepresenteerd op de Internationale Chugaev-conferentie over coördinatiechemie die van 2 tot 6 oktober in Nizhny Novgorod (Rusland) wordt gehouden.

"De afgelopen twee jaar meer dan 100 onderzoekspapers over chalcogeenbinding werden elk jaar gepubliceerd in de wetenschappelijke database Web of Science, "Kamran Makhmudov, legt de hoofdauteur van het werk uit. "De interesse in dit onderwerp groeit al tien jaar exponentieel, maar verrassend genoeg er was geen algemeen artikel over het gebruik van chalcogeenbindingen bij de synthese, katalyse en materiaalontwerp relevant voor de moderne chemie. Wij zijn van mening dat dit perspectief dat bestaande informatie over de toepassingen van chalcogeenbinding systematiseert, deze leemte zal opvullen en meer aandacht zal vestigen op dit nieuwe groeiende onderzoeksgebied."

De rangschikking van atomen in een molecuul wordt bepaald door covalente bindingen. Ze worden gevormd wanneer atomen elektronenparen delen. Als het gaat om eiwitmoleculen, covalente interacties tussen atomen bepalen de primaire structuur van het molecuul (de "keten" van aminozuren).

Samen met covalente bindingen tussen atomen en polyatomaire deeltjes, er zijn niet-covalente interacties. Niet-covalente bindingen (aerogeen, halogeen, chalcogeen, pnictogeen, tetrel en icosagen) worden gevormd door de elementen van de 13e tot 18e groep in het periodiek systeem:waterstof, halogenen (zoals chloor, broom, fluor en jodium), chalcogenen (elementen van de zuurstof- en zwavelsubgroep), pnictogenen (arseen, antimoon, bismut). De atomen van deze chemische elementen hebben een positieve elektrostatische potentiaal. Met andere woorden, deze atomen krijgen een positieve lading die negatief geladen atomen van chemische elementen aantrekt. Dit is het werkingsprincipe van Lewis-zuren:hun zuurcentrum trekt negatief geladen moleculen aan (verrijkt met elektronen die hen deze negatieve lading geven).

"Het is te wijten aan niet-covalente interacties dat clusters van atomen of moleculen in een gecondenseerde toestand kunnen bestaan ​​- in de vorm van een vloeistof of een vaste stof. Deze interacties spelen een grote rol als we te maken hebben met polymeren, " zei Kamran Makhmudov. "In het bijzonder, verschillende eiwitcomplexen worden gecombineerd door niet-covalente interacties met elkaar of met nucleïnezuren om ribosomen te vormen, chromatine, virussen, of met lipiden om lipoproteïnemembranen te vormen. Dus, niet-covalente interacties vormen de basis voor belangrijke biologische structuren en hun rol in de biologie is bijzonder belangrijk."

Wetenschappers hebben ontdekt hoe chemische elementen uit de chalcogeengroep niet-covalente chemische bindingen vormen. Deze groep omvat zuurstof (O), zwavel (S), seleen (Se), telluur (Te), polonium (Po), en kunstmatig geproduceerd radioactief Livermorium (Lv).

Chalcogeenbinding is een van de soorten niet-covalente interacties. Een chalcogeenatoom is door covalente bindingen aan een molecuul gebonden, maar het heeft een of meer positief geladen gebieden. Door de aantrekking van positieve naar negatieve ladingen, het chalcogeenatoom hecht zich aan andere delen van het molecuul die negatief geladen gebieden hebben. Dit is hoe de chalcogeenbinding wordt gevormd. Dit is een van de mechanismen van het vouwen van eiwitmoleculen die zijn vorm behoudt.

Chalcogeenbinding wordt meestal waargenomen bij stoffen in vaste toestand. Maar in verschillende onderzoeken de chalcogenen waren ook actief in een oplossing. Dit is een zeer belangrijke eigenschap, omdat het chalcogenen nuttig maakt voor analytische chemie en geneeskunde. Bovendien, het is al bekend dat de chalcogeenbinding (voornamelijk de interactie tussen zwavel en zuurstof) een belangrijke rol speelt in biologische systemen. Wetenschappers zijn van mening dat we moeten gaan nadenken over het opnemen van chalcogenen in het ontwerp van geneesmiddelen. Met behulp van meerdere chalcogeenbindingen tussen de centra van zwavel, selenium en tellurium, we kunnen nanobuisjes maken die andere moleculen bevatten.

"We hopen dat deze voorbeelden en de gerelateerde discussie meer aandacht zullen vestigen op dit opwindende veld van praktische toepassing van chalcogeen. Bovendien, we kunnen verwachten dat chalcogeenbinding in de nabije toekomst wordt erkend door de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), ’ concludeerde de wetenschapper.