Химики научили клик-реагенты светиться
Ученые Санкт-Петербургского университета вместе с коллегами из Германии создали рациональный дизайн инновационных клик-реагентов с целью придания им способности к флуоресценции (свечению). Флуоресцентные свойства клик-реагентов сохраняются в продуктах клик-реакций, что имеет ключевое значение для их практического применения в биологии и материаловедении. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Chemistry — A European Journal. Публикация попала в Hot Topic: Click Chemistry издательства Wiley. Работы были поддержаны грантом Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.Биоконъюгация — реакция, при которой происходит искусственная целенаправленная модификация органических биомолекул. Биоконъюгация позволяет изучать свойства биомолекул, отслеживать их в организме в целях диагностики, а также получать новые лекарства и биоматериалы. Современным инструментом биоконъюгации являются клик-реакции, за работу над которым в 2022 году ученым из США Каролин Бертоцци и Барри Шарплессу, а также датчанину Мортену Мелдалу была присуждена Нобелевская премия по химии.Клик-реакции — это очень быстрые химические превращения, которые протекают с высокой селективностью. В пространстве, полном молекул, пара клик-реагентов точно «знает», с кем необходимо встретиться, и безошибочно, а главное, быстро, находит друг друга.Одним из самых перспективных семейств клик-реагентов считаются циклоалкины. Использование этих молекул позволяет быстро и просто провести биоконъюгацию при наличии в биомолекуле специальной «химической ручки» — инструмента, который «свяжет» биомолекулу с циклоалкином, после чего она приобретет новые свойства, заранее введенные в циклоалкиновый реагент.«Мы в своей работе разрабатываем циклоалкины, которые бы не уступали другим клик-реагентам и имели бы свою уникальную "изюминку", полезную для практического применения. В настоящий момент нам удалось провести такой дизайн циклоалкиновых реагентов, при котором у них возникает способность к флюоресценции — свечению. Особенно важно, что после взаимодействия с "ручкой" флюоресценция не пропадает, и модифицированные биомолекулы/материалы тоже получают эту способность», — рассказала доцент кафедры органической химии СПбГУ Наталья Данилкина.Необходимый рациональный дизайн для придания циклоалкиновым реагентам флуоресцентных свойств сперва был осуществлен с помощью расчетных методов. Это позволило понять, почему полученный ранее реагент не светился и что нужно изменить для появления флуоресцентных свойств.Оказалось, что для придания циклоалкиновому реагенту флуоресцентных свойств достаточно провести минимальные изменения в его структуре. В определенное место всего лишь должна быть введена электроноакцепторная группа, после чего новые циклоалкины, а также продукты клик-реакции начинают светиться.Интенсивность свечения новых реагентов невысока, однако, как отмечают ученые СПбГУ, этот вопрос ляжет в основу следующего этапа исследований. В перспективе разработка может найти применение в материаловедении, а в дальнейшем и в флуоресцентной маркировке биомолекул при проведении медицинских исследований.
