Биологи долго искали химические реакции, которые могут сконцентрироваться и изменить определенные молекулы при оставлении всего вокруг них нетронутым. Их желание может скоро быть выполнено. Бригада химиков развила реакцию, предназначающуюся для определенного сахара, украшающего протеины и другие молекулы. До сих пор исследователи использовали метод для изучения эмбрионального развития данио-рерио.
Но это могло однажды предложить врачам лучшие способы поставить радиоактивным агентам отображения опухолям или больным кровеносным сосудам и раку выгоды и болезни сердца на их ранних стадиях.Трансгрессия является последней в так называемой химии щелчка. В последние годы химики развили реакции, которые являются очень отборными, быстро, работайте в воде и не создайте нежелательные побочные продукты. Цель состоит в том, чтобы использовать те супергладкие реакции в качестве инструментов для большого упрощения другого, более трудных задач.
Шесть лет назад исследовательские группы в Калифорнии и Дании независимо совершили нападки на, возможно, самой сильной из этих реакций, использующей медный катализатор для присоединения к общим химическим группам, названным азидами и алкинами. Реакция, оказалось, имела успех среди химиков полимера и материаловедов, потому что она позволяет им по существу щелкать вместе молекулами с различными функциями, к которым ранее нельзя было легко присоединиться, позволив им, например, щелкнуть биологически совместимыми составами на полимеры для создания новых биоматериалов. Но работа не помогла биологам, пытающимся выполнить их реакции в организмах, потому что медный катализатор был токсичен.
В прошлом году исследователи во главе с Кэролайн Бертоззи, химиком в Калифорнийском университете, Беркли, нашли путь вокруг той проблемы. Они согнули обычно подобный палке алкин в кольцо, побудившее его реагировать быстро с азидами без потребности в медном катализаторе.
Они тогда накормили сахар измененным для переноса азидов мышам, органы которых использовали их для украшения протеинов и других биомолекул. Исследователи, тогда изображенные, сахар в ткани испытывает от принесенных в жертву грызунов путем добавления флуоресцентно маркированных алкинов, реагировавших с азидами.
Одно преимущество этой схемы маркировки, Бертоцци говорит, состоит в том, что она не полагается на представление больших флуоресцентных признаков, таких как протеин GFP или большие антитела для предназначения для традиционного fluorophore, который может иногда вмешиваться в маркировку.В проблеме этой недели Науки Bertozzi и ее коллеги берут важный шаг вперед путем распространения метода для прослеживания, где определенный сахар развернут в живущих эмбрионах данио-рерио, как они развиваются.
Чтобы сделать это, исследователи добавили азиды к различному сахару, накормили ими эмбрионы, и позже добавили флуоресцентно маркированные алкины. Используя метод, исследователи смогли одновременно отследить распределение многочисленных различных сахарных групп в течение развития эмбрионов. Этот сахар, как думают, играет важные роли во всем от протеина, сворачивающегося к регулированию связи между клетками, но до сих пор исследователи испытали недостаток в хорошем способе визуализировать их, чтобы помочь разобраться в их функциях.Новым результатом является «реальное проявление силы в интерфейсе химии и биологии», говорит Крэйг Хокер, химик в Калифорнийском университете, Санта-Барбара и специалист в химии щелчка.
Потенциал новой реакции простирается далеко вне сахара отображения на протеинах и может однажды улучшить медицину. Группа Бертоцци, например, уже адаптирует метод для создания агентов отображения опухоли, и группа Хокера использует связанный подход для наблюдения болезни сердца в ее стадиях формирования.