פרודות מפותלות מחקות חומרים טבעיים

כימאים מאוניברסיטת ניו-יורק הצליחו להכין פרודות עם פיתול – הן מתקפלות למבנים לולייניים מפותלים ויאפשרו פיתוח חומרים רפואיים וכימיקלים אחרים הגלומים בהם מבנים מורכבים

כימאים מאוניברסיטת ניו-יורק הצליחו להכין פרודות עם פיתול – הן מתקפלות למבנים לולייניים מפותלים – המסוגלות להאיץ תגובות כימיות נבחרות. המחקר, שממצאיו פורסמו בגיליון האחרון של כתב-העת המדעיProceedings of the National Academy of Sciences ,(PNAS)יוכל לספק שיטות בעלות-ערך להכנת חומרים רפואיים וכימיקלים אחרים הגלומים בהם מבנים מורכבים.

צוות המחקר מתעסק בתחום הקרוי “כימיה ביוממטית” (ביוממטי – המחקה את הטבע). “מחקר זה תר אחר פרודות סינתטיות בעלות מבנים ותפקודים הדומים לאלו הקיימים בחומרים טבעיים. חומרים ביולוגיים רבים, כגון חלבונים וד.נ.א., יכולים להתקפל לכדי סלילים ומשטחים סדורים. בעשור האחרון מדענים הצליחו להכין שרשראות מולקולאריות המסוגלות להתקפל למבנים מגוונים. למרות שחומרים אלו, המכונים “פולדמרים” (יחידות מתקפלות, foldamers), דומים לצורות ביוכימיות, מציאת כאלו המכילים מקבילות בתפקודים הביוכימיים שלהם הייתה הרבה יותר חמקמקה. כעת, הכימאים מאוניברסיטת NYU הצליחו ליצור פרודות מקופלות המסוגלות לבצע תפקוד מורכב. במקרה דנן, הפרודות החדישות משמשות כזרזים – חומרים המאיצים את קצב התגובה הכימית עצמה מבלי להשתנות.

המאמר מתאר כיצד ניתן להטמיע קבוצה כימית קטליטית (מזרזת) בתוככי מבנה מפותל גדול יותר. ההשערה של החוקרים הייתה כי שינוי מבוקר של הסביבה המפותלת יוכל לסייע בקביעת שיעור הזיקה שבין הקבוצה הקטליטית לבין הפרודות שבסביבתה. בכדי לבחון את פעילות החומרים שלהם, החוקרים הגיבו אותם עם פרודות המהוות דמויות מראה אחת של השנייה, כלומר – פרודות בעלות הרכב אטומים זהה אך סידור מרחבי שונה שלהם, בדומה לכפפות שמאלות וימניות, בכדי לקבוע אם הם יגיבו כראוי עם אחד מפריטי הצמד לקבלת תוצר כימי חדש. יכולת זו של החומר הייתה הוכחה לדיוק פעילותו.

“הפרודות שלנו מעניינות במיוחד מאחר והן בררניות – הן תזהינה סוג אחד וייחודי של פרודת מטרה ותזרזנה את המרתה הכימית,” מסביר הפרופסור לכימיה Kent Kirshenbaum, אחד מכותבי המאמר. “מאפיין זה חשוב במיוחד בהכנה של מבנים כימיים מורכבים, כך שאנו מאמינים כי הדבר יוכל להיות שימושי, בסופו של דבר, להכנה של תרופות חדשות.”

“חומרים המשמשים בתעשייה הרוקחית חייבים להיות מיוצרים בצורה מסוימת ומדויקת ביותר,” הוא מוסיף. “השוני בפעילות הביולוגית המתקבלת בין שתי פרודות מראה מסוג זה (המכונות אננטיומרים) עשוי להיות עצום, כך שחיוני כי הזרז יוכל להבדיל כהלכה בין מבנים כימיים דומים מאוד. מרגע שנבין את החוקים בבסיס התלות שבין המבנים המפותלים השונים לבין התפקודים הרצויים לנו, נוכל להוביל את הפרודות שלנו לביצוע משימות רבות אחרות ומגוונות.”

בצוות המחקר השתתפה גם חוקרת ישראלית, ד”ר גליה מעיין.

הידיעה מהאוניברסיטה