Fælder for energikildemolekyler i celler

Et team af forskere, inklusive en RUDN-kemiker, har syntetiseret nye molekyler, der tilhører klassen af ​​calixarener, skållignende hule strukturer. Disse stoffer ser ud til at fange adenosintriphosphorsyre (ATP), den vigtigste energikilde i kroppen. Artiklen blev publiceret i Beilstein Journal of Organic Chemistry .

Et team af russiske videnskabsmænd, inklusive en RUDN-medarbejder, var de første til at syntetisere calixarener i stand til at "fange" ATP-molekyler og fange dem inde. ATP er en universel energikilde til de fleste biokemiske processer. I øvrigt, dets molekyler spiller også en rolle som en intercellulær mediator. Forfatterne af værket skabte en slags molekylær sensor til at genkende et ATP-molekyle blandt andre og også til at fange det. Dette er muligt på grund af molekylære receptorer knyttet til den øverste del af skålen. Receptorerne er dannet ud fra grupper af atomer, der selektivt kun binder til bestemte typer forbindelser. Nitrogenholdige atomgrupper tilføjet af forskerne viste høj effektivitet af binding med ATP i en opløsning.

Forskerne syntetiserede flere typer calixarener. Den første omfattede forbindelser med to eller fire receptorer knyttet til den øvre del af molekylet, og den anden til den nederste del af molekylet. Andre typer indeholdt kombinationer af de to første. Efter at have analyseret de kemiske egenskaber af hver type forbindelse i detaljer, forskerne identificerede forskelle i deres adfærd og egenskaber. For eksempel, når to specifikke grupper tilføjes til den nederste del af molekylet, det begynder at binde adenosindiphosphorsyre (ADP), et stof dannet efter delvis opløsning af ATP, på en mere effektiv måde.

For at bestemme, hvordan det nyligt syntetiserede molekyle binder ATP eller ADP, kemikerne brugte farveudskiftningsmetoden. De fremstillede opløsninger med syntetiserede molekyler og tilføjede et farvestof kaldet eosin Y til dem. Bagefter, forfatterne tilføjede ATP eller ADP i forskellige koncentrationer til opløsningen og sammenlignede deres optiske spektrum. Når syrerne blev tilsat til blandingerne, farvestoffets absorptionsbånd skiftede. Det betød, at koncentrationen af ​​farvestoffet i opløsningen steg, og derfor, ATP/ADP-molekyler drev farvestoffets molekyler fra calixaren-receptorer. Dette eksperiment viste bedre affinitet af de nyligt syntetiserede calixarener med ATP og ADP end med farvestofmolekyler.

"I de seneste to årtier, mange forskningsgrupper fokuserede på syntese af mastermolekyler med høj affinitet med biologisk vigtige stoffer. Et særligt vigtigt område af denne forskning er genkendelse og transport af nukleotider (ATP og ADP) på grund af deres høje biologiske værdi. Adeninholdige nukleotider er en universel energikilde og fungerer også som intracellulære mediatorer i mange biologiske processer. Vi var de første til at udvikle calixaren-baserede molekyler i stand til at identificere ATP og ADP i en opløsning og binde med dem selv i små koncentrationer, " siger Viktor Khrustalyov, medforfatter til værket, Ph.D. i kemi, og leder af Institut for Uorganisk Fysik på RUDN.