Ongeveer vier jaar geleden, De chemicus Lisa Berreau van de Utah State University stelde een vraag aan USU-collega en toxicoloog Abby Benninghoff.

"Mijn studenten en ik hadden een nieuwe flavonoïde molecule ontwikkeld die koolmonoxide kan afgeven, " herinnert Berreau zich. "En we zochten een antwoord op de vraag, 'Kan het kankercellen doden?'"

Benninghoffs korte antwoord? Ja. Maar zoals bij veel wetenschappelijke bezigheden, de vraag riep meer vragen op en leidde tot een interdisciplinaire inspanning om de nuances van gecontroleerde koolmonoxideafgifte in cellen te onderzoeken.

Berreau en Benninghoff, samen met hun studenten Marina Popova, Tatjana Soboleva, Hector Esquer en Stacey Anderson, evenals collega Suliman Ayad van de Florida State University, krijgen met hun bevindingen internationale aandacht. Het team publiceerde onlangs de resultaten van hun onderzoek in het tijdschrift American Chemical Society Chemische Biologie en in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Het onderzoek van het team wordt ondersteund door de National Institutes of Health, het Utah Agricultural Experiment Station en het USU Office of Research and Graduate Studies.

vrijkomen van koolmonoxide, ook wel CO genoemd, klinkt waarschijnlijk een beetje eng. Ten slotte, we rusten onze huizen uit met koolmonoxidedetectoren om tragische ongevallen te voorkomen. We zorgen ervoor dat auto's niet stil komen te staan ​​in afgesloten ruimtes. Nog, het angstaanjagende gas wordt geproduceerd door ons eigen lichaam, zij het in kleine hoeveelheden, en kan een belangrijk tegengif zijn voor moderne ziekten als kanker, ontsteking en hypertensie.

Zoals veel stoffen, inclusief de minder bedreigende voorbeelden van water en zuurstof, te veel koolmonoxide is een slechte zaak. Maar een beetje kan een redder in nood zijn.

"Die blauwe plek op je huid - dat is het bewijs van een biochemisch pad, waar CO vrijkomt, " zegt Berreau, associate vice-president voor onderzoek aan de staat Utah en professor in de afdeling scheikunde en biochemie van de USU.

De specifieke moleculen van de USU-wetenschappers voor CO-afgifte zijn uniek, in dat eerdere pogingen om koolmonoxide-afgevende moleculen te ontwikkelen, bekend als "CORM's, " metaalhoudende constructies hebben gebruikt.

"Het gebruik van metalen baart zorgen vanwege mogelijke toxiciteit, ' zegt Berreau.

Het door de USU ontwikkelde molecuul is afgeleid van organische pigmenten die flavonoïden worden genoemd, die van nature voorkomen in voedingsmiddelen als bessen en cacao.

Een van de uitdagingen bij het ontwikkelen van de moleculen en het benutten van de genezende kracht van CO is het uitzoeken hoe het potentieel heilzame gas veilig, gewenste hoeveelheden op specifiek gerichte plaatsen in het lichaam.

"Een kenmerk van onze moleculen is dat ze alleen koolmonoxideafgifte vertonen wanneer ze worden geactiveerd door zichtbaar licht, ' zegt Berreau.

Dat is een "uniek en opwindend" onderdeel van de inspanningen van de USU, zegt Benninghoff, universitair hoofddocent bij USU's Department of Animal, Zuivel- en diergeneeskunde en School of Veterinary Medicine. "Onze op flavonoïden gebaseerde, organische photoCORM's zijn traceerbaar, richtbaar en triggerbaar."

Promovendi Popova en Soboleva verdiepen zich in wat er gebeurt op cellulair en moleculair niveau, als CO vrijkomt en diffundeert in cellen.

Met behulp van fluorescentiemicroscopie, Popova, hoofdauteur van de JACS papier, toont gerichte CO-afgifte door photoCORM's aan kankercellen, evenals het vermogen van de photoCORM's om significante ontstekingsremmende effecten te produceren.

"We verfijnen onze moleculaire structuur om een ​​betere controle van de CO-afgifte mogelijk te maken om meer gerichte en precieze biologische effecten te produceren, " ze zegt.

Soboleva, een USU Presidential Graduate Research Fellow en hoofdauteur van de ACS Chemische Biologie papier, onderzoekt het gedrag van de photoCORM op mitochondriaal niveau. Ze heeft onlangs een competitieve American Health Association Fellowship ontvangen, wat haar in staat zal stellen om het gebruik van de photoCORMs om ontstekingen te bestrijden verder te onderzoeken, een moderne plaag voor de volksgezondheid die verband houdt met een breed scala aan chronische ziekten, omvatten hartaandoeningen en diabetes.

"Onze samenwerking tussen disciplines heeft ons in staat gesteld veel meer te bereiken dan in ons eigen laboratorium, " zegt Berreau, die het patent heeft op de door de USU ontwikkelde photoCORM. "Daarom is samenwerking belangrijk. We brengen complementaire expertise in voor het ontwikkelen van CO-afgevende moleculen voor potentiële therapeutische toepassingen."