Органска синтеза и биолошко пренесување на сигнал - PDF документ
Документи
Пренесување на биолошки сигнал ги регулира основните клеточни функции како што се растот, диференцијацијата и метаболизмот. Во изминатите неколку години е направен голем напредок во расветлувањето на индивидуалните патеки на сигналот. Синтезата на парцијалните структури на протеините кои се вклучени во трансдукцијата на сигналот, како и на природните производи и нивните аналози кои интервенираат во каскадите на сигналот, помага да се разоткријат клучните интеракции во молекуларни детали, за подобро да се разберат и да може да се влијае врз нив на насочен начин.
Она што нè интересира сите е наоѓање на таа длабока струја во мојот случај, најрационалното разбирање на животот:
негово редуцирање на молекуларните детали на хемијата.А. Корнберг [1]
Мојата идеја е дека хемијата е централна наука. Сè што се одвива во биологијата или медицината
има хемиска основа. Ученик [2]
Биолошките процеси се засноваат на хемиски процеси и се одредуваат според структурата на вклучените молекули и нивните интеракции. Во основа, сите биолошки процеси можат да се сведат на хемиски: Биологијата е молекуларна. [3] Ова знаење особено влијаело на биолошките истражувања во последно време. Денес многу биолошки феномени се испитуваат и разбираат во молекуларни детали, а сè поважната структурна биологија [4] сè повеќе се движи во видното поле на органската хемија. Исто како и димензијата на студиите-
Бидејќи објектите во биологијата станаа помали, органската хемија сè повеќе се свртува кон поголемите молекули и молекуларните системи. Како резултат на високата ефикасност на органската синтеза, дури и најкомплицираните природни и активни супстанции препознаени како биолошки релевантни можат да се произведат денес и не-ковалентни интеракции помеѓу големите молекули што се јавуваат во природата, за На пример, одредувањето на интеракции на протеин-протеин и протеин-ДНК, како и феномени на препознавање на клеточните површини се предмет на супрамолекуларна хемија. Како резултат на конвергенција на природата и димензиите на предметите на биолошко и органско-хемиско истражување, двете науки се повеќе меѓусебно продираат, а на меѓусебната врска меѓу двете, се зголемува постојаната гранична област: био-органска хемија.
Иако овој термин се користи веќе некое време, [5] тој сè уште не е јасно дефиниран (и нема потреба од тоа). Според наше мислење, био-органски хемичар е активно вклучен во истражување на хемија и (!) Биологија, [6] тој ги комбинира двете култури на хемија и биологија. [7] Фокусот на работата дефинитивно може да биде во областа на хемијата или биологијата и, на пример, да се фокусира на примена на методи и алатки на органска хемија за проучување на биолошки проблеми или употреба на биолошки техники за справување со хемиски прашања. Оваа тенденциозна разлика може да биде
Органска синтеза и биолошка трансдукција на сигнал
Клаус Хинтердинг, Даниел Алонсо-Даз и Херберт Валдман *
Посветен на професорот Дитер Зибах по повод неговиот 60-ти роденден
Многу биолошки феномени сега се изучуваат и разбираат во молекуларни детали, а органската хемија сè повеќе се свртува кон биолошките феномени. Био-органската хемија, во која се вршат и биолошки и хемиски истражувања, затоа се развива на границата помеѓу двете дисциплини. Интеракцијата помеѓу органската синтеза и биологијата е илустрирана овде, користејќи го примерот за пренесување на биолошки сигнал-
сјае. За пренос на сигнал преку рецептори тирозин кинази и протеини Рас, како и преку рецептори споени со G протеини, е прикажано како структурната информација може да се добие од биолошки феномен, неопходен за развој на нови хемиски методи и синтези, како и последователни нови реагенси за водичи за биолошка студија. Детално, био-органска работа на протеини тиросинки носови, на интеракции
Домени SH2 и SH3, за протеини фарнезил трансфераза, за употреба на пептидни конјугати и инозитол фосфати, за протеински кинази А и Ц, како и за протеини фосфатази и за димеризација на протеините предизвикана од лиганд.
Клучни зборови: биоорганска хемија, ензимски инхибитори, пептидни конјугати, сигнална трансдукција, методи на синтеза
[*] Проф. H. Waldmann, Dr. К. Хинтердинг, д-р. Институт за органска хемија Д.Алонсо-Даз на Универзитетот Ричард-Вилстер-Али 2, Д-76128 Карлсруе, Факс: (49) 721-608-4825 Е-пошта: [email protected]
Анџу. Chem. 1998, 110, 716 780 WILEY-VCH Verlag GmbH, D-69451 Weinheim, 1998 0044-8249/98/11006-0717 17,50 УСД + .50/0 717
718 Ангеј. Хем. 1998, 110, 716 780
да се разјасни со поблиска идентификација со поимите хемиска биологија и биолошка хемија.
Едно од можните сценарија за успешна комбинација на биолошко и органско хемиско истражување е илустрирано во Шемата 1. Еден станува доволно добар
Шема 1. Можна интеракција на органска синтеза и биологија во био-органската хемија.
познат биолошки феномен во однос на структурата на вклучените биомолекули, кои можат да бидат ниско-молекуларни активни состојки или биомакромолекули. Врз основа на овие структурни информации, идентификувани се и решени нерешени синтетички проблеми-
работи. Тука се одвива иновацијата во областа на органската синтеза во нејзината сопствена смисла. Откако успешно ќе се надминат синтетичките проблеми, развиените методи и синтези се користат за производство на нови реагенси за проучување на разгледуваниот биолошки феномен, а потоа за нивно користење во биолошки експерименти. Во идеален случај, со нивна помош, може да се добијат нови знаења што не би биле достапни или би било многу потешко да се добијат со употреба на класични биолошки техники. Врз основа на овие нови откритија, може да се изведат нови структурни информации и повторно да се започне со нацртаниот циклус на био-органско истражување.
Во овој преглед, успешното испреплетување на биолошкото и органско-хемиското истражување во смисла на овој пристап е претставено користејќи го сегашниот пример на биолошко пренесување на сигналот.
2. Пренесување на биолошки сигнал [8, 9]
Со цел да се одржи функционалноста и одржливоста на повеќеклеточните организми, растот, диференцијацијата и метаболизмот на голем број клетки се координираат преку синтеза, лачење и препознавање на сигналните молекули дури и на големи растојанија. Последователно пренесување на сигналот преку плазматската мембрана на
Херберт Валдман, роден 1957 година, студирал хемија на Универзитетот во Мајнц и таму докторирал во 1985 година со Хорст Кунц. После постдокторскиот престој на Универзитетот Харвард со Georgeорџ Вајтсајд, тој се врати на Универзитетот во Мајнц во 1986 година и ја заврши својата хибилитација во 1991 година. Од 1991 до 1993 година беше професор по органска хемија на Универзитетот во Бон, а потоа прифати и професор по органска хемија на Универзитетот Карлсруе.Неговото дело е наградено меѓу другото со наградата Фридрих Вејганд, стипендијата за предавач од Фондс дер Чемишен Индустри и Карл Дуисберг од Здружението на германски хемичари. Неговото истражување опфаќа повеќе дисциплини како што се синтеза на дијастерео и енантиоселективна, хемија на пептиди, јаглени хидрати и алкалоиди, како и примена на ензими во органската хемија. Фокус на тековната работа е комбинацијата на методи на органска синтеза со биолошки техники, особено синтезата и примената на нови реагенси и алатки за проучување на биолошки проблеми како што се контролата на патеките на трансдукција на сигналот.
Даниел Алонсо-Даз, роден во Сабадел (Барселона) во 1960 година, студирал хемија на Универсидад автонома од Барселона, каде што докторирал во 1991 година со теза за синтеза на природен производ. Потоа направи истражување во фармацевтската индустрија и координираше проект „Еурека“ за Европската унија. Во 1995 година се приклучи на групата на Х. Валдман како постдокторски соработник, каде што работеше на вкупната синтеза на биолошки активни молекули како соработник на Мари Кири.
Клаус Хинтердинг, роден 1969 година во Нојкинрхен/Вестфалија, студирал хемија во Фрајбург од 1989 до 1991 година. По едногодишен престој на Универзитетот во Единбург, каде што работел во групата Б. Ф. Johnонсон за синтеза на рутениум и осмиумски групи, ги завршил студиите по хемија во 1994 година со теза со Х. Валдман во Карлсруе. Во 1997 година ја завршил својата дисертација во која се занимавал со синтеза на инхибитори за процеси на трансдукција на клеточен сигнал.