Chemisch-synthetischer Ansatz führt zu neuen Verbindungen mit potenziellen biomedizinischen Anwendungen
Studie stellt bedeutenden Fortschritt in den chemischen Synthesetechniken dar, indem sie die moderne organische Chemie und künstliche Enzyme nutzt
Forschern der Rice University ist es gelungen, eine Gruppe natürlicher Verbindungen, die so genannten Fusicoccane, zu synthetisieren. Diese Moleküle, die in verschiedenen lebenden Organismen vorkommen, weisen vielfältige biologische Aktivitäten auf, darunter die Fähigkeit, Protein-Protein-Interaktionen in biologischen Systemen zu modulieren.
Yanlong Jiang und Hans Renata haben eine Gruppe von Naturstoffen synthetisiert, die als Fusicoccane bekannt sind.
Photo by Jeff Fitlow/Rice University
Die von Hans Renata, außerordentlicher Professor für Chemie, geleitete Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt in den chemischen Synthesetechniken dar, indem sie die moderne organische Chemie und technisch hergestellte Enzyme nutzt. Die Forschungsarbeit wurde am 6. Mai in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.
Das Team synthetisierte zehn verschiedene Fusicoccane durch eine neuartige Strategie, die die Synthese der Kernstrukturen der Verbindungen durch organische Chemie mit der präzisen Dekoration von funktionellen Gruppen durch Enzyme kombiniert.
"Unser Ansatz stellt eine Verschmelzung traditioneller Synthesemethoden mit hochmoderner enzymatischer Katalyse dar", so Renata. "Indem wir uns die Leistungsfähigkeit von Enzymen zunutze machen, haben wir die Synthese dieser komplexen Moleküle erreicht und gleichzeitig den Weg für weitere chemische Modifikationen geebnet."
Während der enzymatischen Phase der Synthese stießen die Forscher auf Herausforderungen, da die ausgewählten Enzyme zunächst instabil waren und zu unerwünschten Nebenprodukten führten. Durch rigorose Experimente und Enzym-Engineering gelang es ihnen jedoch, verbesserte Enzymvarianten zu identifizieren, die auf den Syntheseprozess zugeschnitten sind.
"Diese Arbeit zeigt, wie wichtig das Enzym-Engineering für die Synthese biologisch relevanter Verbindungen ist", so Renata. "Unsere Ergebnisse unterstreichen das Potenzial einer hybriden Synthesestrategie für die Entwicklung neuer Moleküle mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten".
Zusätzlich zu ihrer direkten Anwendung als Modulatoren von Protein-Protein-Wechselwirkungen eröffnen die synthetisierten Verbindungen Wege zur Erforschung neuer Arzneimittelkandidaten und zum Verständnis biologischer Prozesse, so der Hauptautor und Postdoktorand Yanlong Jiang.
"Unsere Methodik könnte ähnliche Innovationen bei der Synthese anderer wertvoller Moleküle inspirieren und so den Fortschritt in verschiedenen Bereichen vorantreiben", so Jiang.
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