Los químicos del MIT han ideado una nueva forma de sintetizar una estructura molecular compleja que es compartida por un grupo de compuestos fúngicos con potencial como agentes anticancerígenos. Conocidos como comunesinas, estos compuestos han demostrado ser particularmente prometedores contra las células de leucemia, pero pueden ser capaces de matar a otroscélulas cancerosas también.
La nueva estrategia de síntesis, descrita en el Revista de la Sociedad Americana de Química , debería permitir a los investigadores generar cantidades suficientemente grandes de estos compuestos para realizar más pruebas de su actividad anticancerígena. También debería permitir a los científicos producir variantes diseñadas de las comunasinas naturales, que pueden ser aún más potentes.
"Esta es solo la base", dice Mohammad Movassaghi, profesor de química del MIT y autor principal del artículo. "Hemos sentado las bases para la implementación de esta estrategia para acceder a otras variaciones, tanto naturales como no naturales".
Las comunesinas son una familia única de alcaloides policíclicos y complejos de origen natural. Uno de los principales obstáculos para sintetizar comunesinas en el laboratorio utilizando esta nueva estrategia es una reacción química en la que dos moléculas grandes y voluminosas deben unirse en un paso conocido comoheterodimerización.
El laboratorio de Movassaghi, que ha estado trabajando en este tipo de síntesis durante varios años, se inspiró en la forma en que los compuestos relacionados se producen en la naturaleza. Los detalles de la síntesis natural no se conocen por completo, pero se cree que también implica unpaso de heterodimerización. En los hongos, hay evidencia de que una enzima cataliza esta reacción.
Sin una enzima, la heterodimerización requerida para producir comunasinas es difícil de llevar a cabo porque requiere formar un enlace entre dos átomos de carbono que ya están unidos a otros cuatro átomos, algunos de los cuales tienen grupos voluminosos adicionales unidos a ellos.es difícil acercar las dos moléculas lo suficiente como para que se fusionen.
Para superar esto, el laboratorio de Movassaghi desarrolló un enfoque en el que transforman los dos átomos de carbono en radicales de carbono átomos de carbono con un electrón no apareado. Para crear estos radicales, los investigadores primero unen cada uno de los átomos de carbono objetivo a un átomo de nitrógeno, y estos dos átomos de nitrógeno se unen entre sí.
Cuando los investigadores arrojan ciertas longitudes de onda de luz sobre los reactivos, hace que los dos átomos de nitrógeno se separen como gas nitrógeno, dejando atrás dos radicales de carbono muy reactivos que se unen casi de inmediato.
"Si rompe el enlace carbono-nitrógeno, el intermedio tiene una vida útil muy corta. Predecimos que será aproximadamente del orden de los picosegundos", dice Movassaghi. "El dinitrógeno aparece y ahora tiene dos radicales muy cerca"
Una vez que se forma el heterodímero, se requieren tres pasos químicos más, incluida la transferencia de un grupo químico que contiene nitrógeno de un átomo de carbono a otro.
"La heterodimerización es solo la mitad de la batalla", dice Movassaghi. "Hubo dos desafíos principales en esta síntesis exitosa. Uno fue cómo llegar a un heterodímero, y una vez que fusionas las dos mitades, cómo guías lareordenamiento para que coincida con la estructura que encuentras en la naturaleza? "
En este estudio, el equipo del MIT preparó un precursor clave que se convirtió en el compuesto conocido como communesina F en solo cinco pasos. El paso crítico de reordenamiento del heterodímero procedió a producir el 82 por ciento de la estructura de la comuna heptacíclica deseada.
Esta estrategia también se puede utilizar para producir comunasinas relacionadas, incluidas las variantes que no se encuentran en la naturaleza.
"La naturaleza probablemente ha desarrollado estos compuestos para la defensa química o la señalización entre diferentes organismos, pero si estamos pensando en su potencial para el tratamiento de enfermedades humanas, es posible que tengamos que acceder a derivados no naturales", dice Movassaghi. "Nuestra capacidad de ircon precisión precisa y hacer variaciones estructurales a estos alcaloides complejos será útil para permitir la evaluación exhaustiva de estos compuestos y derivados relacionados ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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