Biomoleculaire analyses bevatten nu een uitgebreide chemische toolkit

De Nobelprijs voor scheikunde van 2022 is gedeeltelijk toegekend voor wat een heel moeilijk probleem kan zijn: het micro-veranderen van één aspect van een biomolecuul zonder de rest van de cel te beïnvloeden. Nu, in een studie die onlangs is gepubliceerd in Lidmaatschap berichtenOnderzoekers van Tokyo Medical and Dental University (TMDU) en collega’s hebben in het kort een klasse moleculen gesynthetiseerd die dit werk enorm vergemakkelijken.

Stel je de ervaring voor van het maken van brood door de toevoeging van gist weg te laten. U zult veel effecten opmerken – naast het niet rijzen, zullen de smaak en het aroma van het brood veranderen. Met andere woorden, door één aspect van het recept te veranderen, heb je in feite het hele eindresultaat veranderd. Je kunt je voorstellen dat levende cellen als een veel complexer brood zijn, met veel ingrediënten die samenwerken. Om een ​​specifiek aspect van de cellulaire functie te bestuderen, heb je nauwkeurige instrumenten nodig die geen enkel ander aspect beïnvloeden scheikunde Dit gebeurt in de kerker.

Stress-bevorderde azide-alkyn cycloadditie (SPAAC) interacties met behulp van cyclooctene dibenzozazas (DIBAC’s) maken nauwkeurige biomoleculaire analyse mogelijk. Het uitbreiden van de chemische diversiteit van DIBAC’s zal dus de mogelijkheden van SPAAC-interacties vergroten en zal helpen het enorme potentieel van deze chemische reactie te ontsluiten. Daarom kozen de onderzoekers ervoor om zich op dit gebied te concentreren in een poging een nieuwe, efficiënte en vereenvoudigde methode te ontwikkelen voor het maken van synthetische DIBAC’s die kunnen worden gebruikt in SPAAC-reacties.

“Het is over het algemeen moeilijk om iets anders te maken dan eenvoudige DIBAC-deeltjes”, legt hoofdauteur Yuki Sakata uit. “Daarom hebben we ons gericht op het samenstellen van diverse DIBAC-centra via een veelzijdige procedure.”

Een cruciale stap in het huidige werk was de verkorte synthese van een kobaltverbinding die directe synthese mogelijk maakte van het gewenste cyclische alkeen – de chemische eenheid die essentieel is voor de functie van DIBAC in biomoleculaire analyse door SPAAC. Zo werd in zes stappen één DIBAC verkregen met een opbrengst van 72%; De vorige methode vereiste acht stappen en gaf een opbrengst van slechts 45%. Bovendien werden met deze nieuwe methode ook zeer complexe DIBAC’s verkregen die onverenigbaar waren met eerdere synthetische methoden.

“We gebruikten DIBAC-compatibele SPAAC-chemie om het azido-HaloTag-eiwit te modificeren, wat een veelzijdig hulpmiddel is in eiwit functie en interactiestudies”, zegt Takamitsu Hosoya, senior auteur. Toepassingen in anderszins complexe biomoleculaire functies zijn aan de gang in ons laboratorium. ”

Dit werk heeft met succes het scala aan chemie uitgebreid dat beschikbaar is voor SPAAC-chemiebeoefenaars. Het eenvoudige DIBAC-syntheseprotocol van de onderzoekers zal gunstig zijn voor de voortdurende inspanningen om de cellulaire functie te ondervragen op manieren die nauwkeurig, zachtaardig en onopvallend zijn voor de cellulaire fysiologie in het algemeen.