Wetenschap
De synthetische chemiebenadering levert nieuwe verbindingen op met potentiële biomedische toepassingen
Onderzoekers van Rice University hebben met succes een groep natuurlijke verbindingen gesynthetiseerd die bekend staan als fusicoccanen. De moleculen die in verschillende levende organismen worden aangetroffen, vertonen diverse biologische activiteiten, waaronder het vermogen om eiwit-eiwitinteracties binnen biologische systemen te moduleren.
De studie onder leiding van Hans Renata, universitair hoofddocent scheikunde, markeert een aanzienlijke vooruitgang in chemische synthesetechnieken, waarbij gebruik wordt gemaakt van moderne organische chemie en gemanipuleerde enzymen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemistry .
Het team heeft 10 verschillende fusicoccanen gesynthetiseerd met behulp van een nieuwe strategie die de synthese van de kernstructuren van de verbindingen door middel van organische chemie combineert met de precieze decoratie van functionele groepen met behulp van enzymen.
"Onze aanpak vertegenwoordigt een samensmelting van traditionele synthetische methoden met geavanceerde enzymatische katalyse", aldus Renata. "Door de kracht van speciaal ontworpen enzymen te benutten, hebben we de synthese van deze complexe moleculen bereikt en hebben we ook de weg vrijgemaakt voor verdere chemische modificaties."
De onderzoekers stuitten op uitdagingen tijdens de enzymatische fase van de synthese, omdat de gekozen enzymen aanvankelijk onstabiel waren en tot ongewenste bijproducten leidden. Door middel van rigoureuze experimenten en enzymengineering hebben ze echter verbeterde enzymvarianten geïdentificeerd die zijn afgestemd op het synthetische proces.
"Dit werk toont het belang aan van enzymengineering bij het mogelijk maken van de synthese van biologisch relevante verbindingen", aldus Renata. "Onze bevindingen benadrukken het potentieel van een hybride synthetische strategie voor de ontwikkeling van nieuwe moleculen met diverse toepassingen."
Naast hun directe toepassing als modulatoren van eiwit-eiwitinteracties, openen de gesynthetiseerde verbindingen mogelijkheden voor het verkennen van nieuwe kandidaat-geneesmiddelen en het begrijpen van biologische processen, aldus hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker Yanlong Jiang.
"Onze methodologie zou soortgelijke innovaties kunnen inspireren in de synthese van andere waardevolle moleculen, waardoor vooruitgang op verschillende gebieden kan worden bevorderd", aldus Jiang.