0
3647
Газета Печатная версия

12.10.2021 17:54:00

"Нобель" 2021. Конструирование новых лекарств и веществ теперь возможно целенаправленно

Органокатализ на все случаи жизни

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Лалаянц- кандидат биологических наук

Тэги: нобелевская премия, премия по химии, химия


нобелевская премия, премия по химии, химия Радость Беньямина Листа и Дэвида Макмиллана понятна – они открыли принципиально новый тип катализаторов, за что и отмечены Нобелевским комитетом. Фото Reuters

Премию по химии в этом году присудили немцу Бенджамину Листу и шотландцу Дэвиду Макмиллану, то есть гражданам ФРГ и Соединенного Королевства. Оба – успешно работающих за океаном, в США. Там они и сделали свои эпохальные открытия, создав принципиально новый тип, или класс органических катализаторов. Шотландец и предложил для них название «органокатализ» (organocatalysis).

Химики издавна знают два типа катализаторов, одни из которых неорганические и в основном представлены металлами, а другие – так называемые энзимы. С последними человечество познакомилось тысячелетия тому назад, когда начало варить пиво и делать вино, печь дрожжевой хлеб, закваску для которого греки называли «зимаза» (подниматься тесту).

Но энзимы или органические катализаторы не менее капризны. Это сложно устроенные протеины, состоящие из сотен, а то и тысяч аминокислот. Последние представляют собой продукт соединения аммиака и уксусной кислоты с различными «добавками» в боковых цепях.

Лист, перебравшись за океан, попал на работу в Исследовательский институт в калифорнийском городе Ла-Джолла, пригороде Сан-Диего. Там пытались создавать новые энзиматические катализаторы, используя, в частности, белковые антитела с их высокой специфичностью к разным веществам. Антитела имеют Y-образную форму с двумя тяжелыми и двумя легкими цепями, которые своими концами как раз и образуют специфические сайты связывания.

Но Лист был не биологом, а химиком, поэтому он задался вопросом: а что является действующей «силой» антитела? Оказалось, что это – аминокислота пролин. Азот в ее боковой цепи собирает на себе электроны, которые он дает на время «взаймы». Для 2000 года, в феврале которого увидела свет его первая статья в журнале Американского Химического общества (JACS), это было откровением.

Открытием также стало то, что пролин является хиральным катализатором. Хиральность (от греч. – рука) молекул означает, что они могут иметь зеркальные отражения друг друга (как кисти наших рук, как перчатки). Это фундаментальное свойство биосферы – она хиральна: белки построены из левых аминокислот, а сахара нуклеиновых кислот – правые. При химическом синтезе того же инсулина получают смесь обоих зеркальных изомеров, но действует он, если построен только из левых аминокислот. Поэтому пришлось переходить на более дорогую биотехнологию…

Вторым «отцом-основателем» органического катализа стал Дэвид Макмиллан. Шотландец, оказавшийся после Гарварда и Калифорнийского университета в Беркли в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Независимо от немца Макмиллан представил в январе 2000 года свою статью, в которой описывал синтез с помощью органического катализа. В предисловии статьи говорилось, что предложена новая стратегия органокатализа, который можно применять для самых разных хиральных трансформаций. Тем самым второй лауреат стал автором нового термина в науке.

Одним из примеров успешного применения пространственно-специфичного (направленного) органокатализа стал синтез стрихнина, который широко применяется кардиологами и реаниматологами. Этот чрезвычайно токсичный алкалоид, подстегивающий проведение нервных импульсов в нейронных синапсах, был впервые химически синтезирован еще в 1952 году. Но выход процесса не превышал 0,001%. Процесс состоял почти из 30 стадий. В 2011 году процесс сократился до 11 шагов, а выход хирально чистого продукта увеличился в 7000 раз.

Органический катализ вдохновил фармацевтические компании, которые с его помощью получили пароксетин (Paroxetine), используемый для подавления беспокойства и выведения людей из депрессии, а также противовирусный осельтамивир (Oseltamivir), с помощью которого лечат некоторые формы гриппа.

Можно заметить, что довольно часто «химические» премии дают за биомедицинские открытия. Так, Джеймсу Уотсону и Френсису Крику медицинскую премию дали за открытие структуры ДНК, а их коллегам Максу Перутцу и Джону Кендрью химическую премию дали за рентгеноструктурный анализ гемоглобина и миоглобина. Про премию 2021 года можно сказать, что она чисто химическая, может быть с оттенком фармакологии…

Беньямин Лист родился 11 января 1968 года во Франкфурте-на-Майне и окончил университет в Гамбурге. Работал над диссертацией в Свободном университете Берлина, защитив ее в столичном университете Гёте. Потом перебрался за океан. В настоящее время он – профессор Кёльнского университета, а также сотрудник Института угольных исследований. Параллельно с этим Лист занимает исследовательскую должность в университете японского о-ва Хоккайдо.

Дэвид Макмиллан родился в том же 1968 году в шотландском Белсхилле и в 1991 году окончил университет Глазго, после чего переехал в Калифорнийский университет г. Ирвина. Провел несколько лет в Гарварде. В 2000-м вернулся в Калифорнию, где стал работать в Калтеке. Его открытие привлекло внимание коллег и университетских администраторов, в результате чего Макмиллана в 2006-м пригласили в Принстон. Таким образом, престижный университет, в котором 30 лет работал Эйнштейн, обзавелся в нынешнем году сразу двумя нобелевскими лауреатами. Шотландец в 2012 году был избран членом Королевского общества Британии, он также несколько лет был редактором журнала Chemical Science.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Саламандры чувствуют спинным мозгом

Саламандры чувствуют спинным мозгом

Игорь Лалаянц

Регенерация нейронов и блокировка аномальных клеток становятся управляемыми процессами

0
3003
Такая вот «химия»

Такая вот «химия»

Владимир Александров

Реакция между двумя изначально инертными субстанциями, создающая новый жанр

0
3166
О предложении отзывать премию мира

О предложении отзывать премию мира

Решение Нобелевского комитета вызвало коллективное раздражение правящей элиты в России

0
5871
"Нобель" 2021. Тактильность рождается в ионных каналах

"Нобель" 2021. Тактильность рождается в ионных каналах

Игорь Лалаянц

Американские физиологи смогли объяснить механизм генерации чувствительных сигналов

0
4035

Другие новости

Загрузка...