Новости химической науки > ДНК находит применение в органическом синтезе

Исследователи из США впервые разработали шагающий механизм на основе молекулы ДНК, который позволяет синтезировать органическое соединение в несколько стадий без внешнего вмешательства.

Перемещающаяся нить ДНК двигается к каждой точке остановки (обозначены синим, красным и зеленым) за один «ход» и реагирует с прикрепленным реагентом. (Рисунок из Nature Nanotechnol., 2010, DOI: 10.1038/nnano.2010.190)

Новое молекулярное устройство, разработанное Дэвидом Лю (David Liu) и Ю Хе (Yu He) из Гарварда также достигли наиболее высокого выхода в трехстадийном синтезе низкомолекулярного органического соединения на матрице дезоксирибонуклеиновой кислоты. Лю поясняет, что уникальные свойства молекулярных шагающих механизмов позволят управлять органическим синтезом и гораздо более сложных молекул, чем та, которая послужила моделью, при этом основой для нового подхода является обычная теория комплементарных пар, разработанная еще Уотсоном и Криком.

В основу своего молекулярного шагающего устройства Лю и Хе заложили дизайн похожей молекулярной машины, ранее разработанной Ченжем Мао (Chengde Mao) из Университета Пэрдю. В основе молекулярного шагохода лежит одна нить ДНК, представляющая собой «колею» для молекулярной машины. Шагающее устройство и три «станции» - точки остановки, созданные из определенных последовательностей ДНК, размещаются вдоль «колеи», взаимодействуя с ней за счет комплементарно-парных азотистых оснований. Молекулярный шагающий механизм двигается однонаправленно вдоль направляющей нити ДНК. Связывание реагентов к определенным фрагментам на направляющей нити ДНК позволяет осуществлять программированный синтез органической молекулы при движении «шагающей» ДНК вдоль направляющей.

Такой подход позволил исследователям из Гарварда провести три последовательных реакции ацилирования, поочередно заставив исходный аминовый фрагмент прореагировать с двумя незащищенными синтетическими аминокислотами и одной карбоновой кислотой. Если для обычного многостадийного синтеза модельного продукта требуется несколько стадий, применение ДНК для его получения позволяет получить его в режиме one pot. Общий выход продукта трехстадийного синтеза составляет около 45%.

Лю подчеркивает, что полученная в его группе с помощью новой техники молекула сама по себе не имеет практического значения, цель работы заключалась не в синтезе определенной молекулы, а в разработке и проверке нового подхода для многостадийных синтезов органических соединений, такие синтезы могут быть осуществлены последовательно и автономно в одном растворе. Лю также особо заявляет, что разработанный им процесс предназначается не столько для поточного синтеза индивидуальных органических соединений, сколько для развития подходов, связанных со скринингом и быстрого поиска интересных биологических свойств.

Источник: Nature Nanotechnol., 2010, DOI: 10.1038/nnano.2010.190

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #органическая химия