"Nie jest to jakaś egzotyka, o której słyszało kilka osób w środowisku naukowym. Nagrodzona Noblem z chemii reakcja typu +klik+ jest dziś bardzo szeroko stosowana w nowoczesnej syntezie organicznej i nadal intensywnie badana. Związane z nagrodą prace zostały rozpoczęte stosunkowo niedawno, bo na przełomie XX i XXI wieku – jednak od tego czasu opublikowano tysiące artykułów naukowych na ten temat i chemicy, zwłaszcza ci zajmujący się syntezą organiczną, są z tą metodą doskonale obeznani. To w pełni zasłużona nagroda" - skomentował w rozmowie z PAP dr Mateusz Penkala z Instytutu Chemii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.

Laureatami Nagrody Nobla z chemii w roku 2022 zostali Carolyn R. Bertozzi (USA), Morten Meldal (Dania) i K. Barry Sharpless (USA). W uzasadnieniu Komitet Noblowski napisał, że Bertozzi, Meldal i Sharples zostali docenieni "za rozwój chemii +klik+ oraz chemii bioortogonalnej". Naukowcy ci opracowali nowe metody syntezy chemicznej, które pozwoliły uprościć proces syntezy nawet skomplikowanych cząsteczek.

Chemia „klik” jest terminem wymyślonym przez K. Barry'ego Sharplessa. Określa syntezę chemiczną, w której zachodzą szybkie i skuteczne reakcje między małymi cząsteczkami pozwalające tworzyć nawet skomplikowane związki w prosty sposób. Z kolei termin chemia bioortogonalna odnosi się reakcji chemicznych, które mogą zachodzić w żywych układach bez zakłócania natywnych procesów biochemicznych. Ten termin wymyśliła Carolyn R. Bertozzi w 2003 roku.

Dr Penkala podkreślił, że nowa metoda pozwoliła rozwiązać pewne ograniczenia, napotykane podczas syntezy nowych cząsteczek. "Częstym problemem w chemii jest konieczność połączenia ze sobą - w prosty sposób - różnych molekuł, aby utworzyć nowe, o bardziej skomplikowanej budowie. Tymczasem chemia +klik+ umożliwia połączenie różnego rodzaju cząsteczek w stosunkowo prosty sposób. Mechanizm w uproszczeniu można porównać do działania klamry, która posiada pasujące do siebie części: męską i żeńską. Tak samo można łączyć dwie, odpowiednio zmodyfikowane wcześniej cząsteczki, jeśli będą miały na końcach odpowiednie grupy funkcyjne, mogące ze sobą reagować w ściśle określonych warunkach. Samo +kliknięcie+, +spięcie+ tych cząsteczek dzięki zastosowaniu odpowiedniego katalizatora, czyli substancji, która przyspiesza reakcję, zachodzi stosunkowo prosto" - mówi dr Penkala.

Carolyn R. Bertozzi wykorzystała chemię "klik" w biologii. "Przeniosła ten mechanizm na poziom komórkowy. Doprowadziła do tego, że odpowiednio zmodyfikowaną cząsteczkę dało się wprowadzić do komórki, a cała reakcja +klik+ mogła zachodzić wewnątrz niej niezależnie od reakcji biochemicznych, jakie w naturalny sposób zachodzą w komórkach" - dodał chemik z UŚ.

Do komórki na przykład może zostać wprowadzona cząsteczka, która będzie „świeciła” jeśli umieścimy ją w świetle o odpowiedniej długości fali. Dzięki modyfikacji takiej cząsteczki polegającej na wyposażeniu jej w odpowiednią grupę funkcyjną zdolną do „podpięcia się” na drodze reakcji „klik” do innej cząsteczki obecnej naturalnie w komórce, naukowcy są w stanie "oznaczyć" interesujące ich cząsteczki, występujące w komórce.

Dzięki temu - tłumaczy dr Penkala - "można sprawdzać, jak przebiegają procesy biochemiczne w komórkach, i w których częściach komórki to się dzieje; nagrodzona noblistka badała w ten sposób m.in. mechanizmy, uaktywniające się w momencie infekcji komórki wirusem, gdy uruchamia się układ immunologiczny".

Technikę tę można stosować do różnych grup związków - powiedział naukowiec. Podkreślił, że reakcja "klik" przebiega w "bardzo łagodnych warunkach", dzięki czemu właśnie możliwe są zastosowania w biologii na poziomie komórkowym bez zakłócania normalnych procesów odbywających się w żywej komórce.

"Chemicy pracujący nad syntezą nowych cząsteczek leków, próbujących odtworzyć skomplikowane związki występujące w przyrodzie intensywnie poszukują reakcji pozwalających w prosty sposób i w łagodnych warunkach łączyć ze sobą odpowiednio przygotowane bloki budulcowe o różnej strukturze." - dodał. 

PAP - Nauka w Polsce,  Anna Ślązak

zan/ ekr/