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大环生物分子快速合成有新法

大环生物分子快速合成有新法

可用作杀虫剂的环缩肽分子模型 (图片来源:范德堡大学约翰斯顿实验室)

  美国范德堡大学官网近日发布公告称,该校生化学院化学系教授杰夫瑞·约翰斯顿与其学生开发出一种全新合成技术,能将生物体内重要的环状分子——环缩肽的合成步骤从之前的14步缩减到6步,而且产量更高,环状分子尺寸更大。新化合过程将开启全新的化学运用,更大环状缩肽具有独特的生物特性,可用来开发更高效抗生素、抗逆转录病毒药物以及杀虫剂。

  环缩肽在有机生命体内扮演着重要角色,是很多微生物用来进攻对手的化学武器,并具有抵抗病毒的功能。但长期以来,这类分子特别是大环分子很难用化学方法人工合成,现有方法需要很多中间步骤,不仅耗时,更是大大降低了产量。

  而这项发表在美国《国家科学院学报》网络版的研究称,新方法不再需要这些“繁文缛节”的中间步骤,很多环状缩肽只需一步就能获得,而且环内原子数大大超过天然环缩肽。他们利用了有机合成的一种常用反应——光延反应,这种反应能一次性合成碳—氧等化学键。向事先合成的低聚物单体中加入不同化学修饰单位,他们合成出了不同的生物活性分子。

  约翰斯顿还发现,通过加入不同的盐类物质,他们能控制同样单体合成产物的环状尺寸,即环内原子数。他们用同样的单体,引入氟硼酸钠盐后合成了杀虫剂基本结构单位——环内含24个原子的环缩肽,之前需要14步才能最终合成的化学过程现在缩减到6步。研究人员引入氟硼酸钾后合成了36个原子的环缩肽;引入氯化铯后合成了60个原子的环缩肽。“这些盐就像模板,不同尺寸的盐能用来合成不同尺寸的环状结构。”约翰斯顿说。

  这些具有不同化学组成和结构的环缩肽,能够与细胞表面幸运28的特定受体蛋白结合,从而给这些受体“戴上安全帽”,幸运28根据不同设计打开或关闭受体,可用来开发抗病毒药物或杀虫幸运28剂。