Een team van wetenschappers, waaronder een RUDN-chemicus, heeft nieuwe moleculen gesynthetiseerd die behoren tot de klasse van calixarenen, komvormige holle structuren. Deze stoffen lijken adenosinetrifosforzuur (ATP) op te vangen, de belangrijkste energiebron in het lichaam. Het artikel is gepubliceerd in Beilstein Journal of Organic Chemistry .

Een team van Russische wetenschappers, waaronder een RUDN-medewerker, was de eerste die calixarenen synthetiseerde die in staat waren ATP-moleculen te "vangen" en ze erin op te sluiten. ATP is een universele energiebron voor de meeste biochemische processen. Bovendien, zijn moleculen spelen ook een rol van intercellulaire mediator. De auteurs van het werk creëerden een soort moleculaire sensor om onder andere een ATP-molecuul te herkennen en ook op te vangen. Dit is mogelijk dankzij moleculaire receptoren die aan het bovenste deel van de kom zijn bevestigd. De receptoren worden gevormd uit groepen atomen die selectief alleen binden met bepaalde soorten verbindingen. Stikstofbevattende atoomgroepen die door de wetenschappers zijn toegevoegd, toonden een hoge efficiëntie van binding met ATP in een oplossing.

De wetenschappers synthetiseerden verschillende soorten calixarenen. De eerste omvatte verbindingen met twee of vier receptoren die aan het bovenste deel van het molecuul waren bevestigd, en de tweede naar het onderste deel van het molecuul. Andere typen bevatten combinaties van de eerste twee. Na de chemische eigenschappen van elk type verbinding in detail te hebben geanalyseerd, de wetenschappers identificeerden verschillen in hun gedrag en eigenschappen. Bijvoorbeeld, wanneer twee specifieke groepen worden toegevoegd aan het onderste deel van het molecuul, het begint adenosinedifosforzuur (ADP) te binden, een stof gevormd na gedeeltelijke desintegratie van ATP, op een efficiëntere manier.

Om te bepalen hoe het nieuw gesynthetiseerde molecuul ATP of ADP bindt, de chemici gebruikten de kleurstofvervangingsmethode. Ze maakten oplossingen met gesynthetiseerde moleculen en voegden er een kleurstof aan toe, eosine Y genaamd. Nadien, de auteurs voegden ATP of ADP in verschillende concentraties toe aan de oplossing en vergeleken hun optische spectrum. Toen de zuren aan de mengsels werden toegevoegd, de absorptieband van de kleurstof verschoof. Het betekende dat de concentratie van de kleurstof in de oplossing toenam, en daarom, ATP/ADP-moleculen dreven de moleculen van de kleurstof van calixareenreceptoren. Dit experiment toonde een betere affiniteit van de nieuw gesynthetiseerde calixarenen met ATP en ADP dan met kleurstofmoleculen.

"In de afgelopen twee decennia veel onderzoeksgroepen richtten zich op de synthese van mastermoleculen met een hoge affiniteit met biologisch belangrijke stoffen. Een bijzonder belangrijk gebied van dit onderzoek is de herkenning en het transport van nucleotiden (ATP en ADP) vanwege hun hoge biologische waarde. Adeninebevattende nucleotiden zijn een universele energiebron en fungeren ook als intracellulaire mediatoren in veel biologische processen. We waren de eersten die op calixareen gebaseerde moleculen ontwikkelden die in staat zijn om ATP en ADP in een oplossing te identificeren en daaraan te binden, zelfs in kleine concentraties, " zegt Viktor Khrustalyov, een co-auteur van het werk, doctoraat in de chemie, en het hoofd van de afdeling niet-organische fysica aan de RUDN.