Химики СПбГУ научили полезные молекулы светиться инновационным способом

Биоконъюгация — реакция, при которой происходит искусственная целенаправленная модификация органических биомолекул. Биоконъюгация позволяет изучать свойства биомолекул, отслеживать их в организме в целях диагностики, а также получать новые лекарства и биоматериалы. Современным инструментом биоконъюгации являются клик‑реакции, за работу над которыми в 2022 году ученым из США Каролин Бертоцци и Барри Шарплесс, а также датчанину Мортену Мелдалу была присуждена Нобелевская премия по химии.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Chemistry — A European Journal. Публикация попала в Hot Topic: Click Chemistry издательства Wiley.

Клик‑реакции — это очень быстрые химические превращения, которые протекают с высокой селективностью. Так, в пространстве, полном молекул, пара клик‑реагентов точно знает, с кем необходимо встретиться, и безошибочно, а главное быстро, находит друг друга.

Одним из самых перспективных семейств клик‑реагентов являются циклоалкины. Использование этих молекул позволяет быстро и просто провести биоконъюгацию при наличии в биомолекуле специальной «химической ручки» — инструмента, который свяжет биомолекулу с циклоалкином, после чего она приобретет новые свойства, заранее введенные в циклоалкиновый реагент.

Работы были поддержаны грантом Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.

«Мы в своей работе разрабатываем циклоалкины, которые бы не уступали другим клик‑реагентам и имели бы свою уникальную изюминку, полезную для практического применения. В настоящий момент нам удалось провести такой дизайн циклоалкиновых реагентов, при котором у них возникает способность к флюоресценции — свечению. Особенно важно, что после взаимодействия с "ручкой" флюоресценция не пропадает и модифицированные биомолекулы/материалы тоже получают эту способность», — рассказала доцент кафедры органической химии СПбГУ Наталья Данилкина.

Необходимый рациональный дизайн для придания циклоалкиновым реагентам флуоресцентных свойств сначала был осуществлен с помощью расчетных методов. Это позволило понять, почему полученный ранее реагент не светился и что нужно изменить для появления флуоресцентных свойств.

Работа по улучшению флуоресценции проводились с использованием уникальной инфраструктуры Научного парка СПбГУ в ресурсных центрах «Оптические и лазерные методы исследования вещества», «Магнитно‑резонансные методы исследования», «Методы анализа состава вещества», «Рентгенодифракционные методы исследования», «Вычислительный центр».

Оказалось, что для придания циклоалкиновому реагенту флуоресцентных свойств достаточно провести минимальные изменения в его структуре. Так, в определенное место всего лишь должна быть введена электроноакцепторная группа, после чего новые циклоалкины, а также продукты клик‑реакции начинают светиться.

Интенсивность свечения новых реагентов невысока, однако, как отмечают ученые СПбГУ, этот вопрос ляжет в основу следующего этапа исследований. В перспективе разработка может найти применение в материаловедении, а в дальнейшем и для флуоресцентной маркировки биомолекул при проведении медицинских исследований.

Санкт‑Петербургский государственный университет — первый университет России был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отметит свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, создание почтовых марок, посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. Кроме того, Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях подготовки к юбилею.