Un gruppo internazionale di scienziati, incluso il professore straniero in visita dell'Università RUDN Kamran Makhmudov, ha analizzato i legami chimici nelle proteine ​​a base di zolfo e altri elementi del 16° gruppo della tavola periodica. Tali atomi sono chiamati calcogeni, e i legami sono noti come legami calcogeno. I risultati sono stati pubblicati in Transazioni Dalton , e sarà presentato alla Conferenza Internazionale Chugaev sulla Chimica di Coordinamento che si terrà dal 2 al 6 ottobre a Nizhny Novgorod (Russia).

"Negli ultimi due anni, più di 100 articoli di ricerca sul legame calcogeno sono stati pubblicati ogni anno nel database scientifico Web of Science, "Kamran Makhmudov, spiega l'autore principale dell'opera. "L'interesse per questo argomento è cresciuto esponenzialmente per un decennio, ma sorprendentemente, non c'era un articolo generalizzato sull'uso dei legami calcogeno in sintesi, catalisi e progettazione di materiali rilevanti per la chimica moderna. Riteniamo che questa prospettiva che sistematizza le informazioni esistenti sulle applicazioni del legame calcogeno colmerà questa lacuna e attirerà maggiore attenzione su questo nuovo campo di ricerca in crescita".

La disposizione degli atomi all'interno di una molecola è determinata da legami covalenti. Si formano quando gli atomi condividono coppie di elettroni. Quando si tratta di molecole proteiche, le interazioni covalenti tra atomi determinano la struttura primaria della molecola (la "catena" di amminoacidi).

Insieme ai legami covalenti tra atomi e particelle poliatomiche, ci sono interazioni non covalenti. Legami non covalenti (aerogeni, alogeno, calcogenico, pnictogeno, tetrel e icosagen) sono formati dagli elementi dei gruppi dal 13° al 18° della tavola periodica:idrogeno, alogeni (come cloro, bromo, fluoro e iodio), calcogeni (elementi del sottogruppo ossigeno e zolfo), pnicogeni (arsenico, antimonio, bismuto). Gli atomi di questi elementi chimici hanno un potenziale elettrostatico positivo. In altre parole, questi atomi ottengono una carica positiva che attrae atomi carichi negativamente di elementi chimici. Questo è il principio di funzionamento degli acidi di Lewis:il loro centro acido attrae molecole cariche negativamente (arricchite da elettroni che danno loro questa carica negativa).

"È a causa delle interazioni non covalenti che possono esistere gruppi di atomi o molecole in uno stato condensato, sotto forma di un liquido o di un solido. Queste interazioni giocano un ruolo importante quando si tratta di polimeri, " disse Kamran Makhmudov. "In particolare, diversi complessi proteici sono combinati attraverso interazioni non covalenti tra loro o con acidi nucleici per formare ribosomi, cromatina, virus, o con lipidi per costituire membrane lipoproteiche. Così, le interazioni non covalenti costituiscono la base per importanti strutture biologiche e il loro ruolo in biologia è particolarmente importante".

Gli scienziati hanno scoperto come gli elementi chimici del gruppo calcogeno formano legami chimici non covalenti. Questo gruppo include ossigeno (O), zolfo (S), selenio (Se), tellurio (Te), polonio (Po), e Livermorium (Lv) radioattivo prodotto artificialmente.

Il legame calcogeno è uno dei tipi di interazioni non covalenti. Un atomo di calcogeno è legato ad una molecola da legami covalenti, ma ha una o più aree caricate positivamente. A causa dell'attrazione di cariche positive su negative, l'atomo di calcogeno si attacca ad altre parti della molecola che hanno aree caricate negativamente. Ecco come si forma il legame calcogeno. Questo è uno dei meccanismi di ripiegamento della molecola proteica che ne mantiene la forma.

Il legame calcogeno si osserva solitamente nelle sostanze allo stato solido. Ma in diversi studi, i calcogeni erano attivi anche in soluzione. Questa è una proprietà molto importante, poiché rende i calcogeni utili per la chimica analitica e la medicina. Inoltre, è già noto che il legame calcogeno (principalmente l'interazione tra zolfo e ossigeno) svolge un ruolo importante nei sistemi biologici. Gli scienziati ritengono che dovremmo iniziare a pensare di includere i calcogeni nella progettazione dei farmaci. Con l'aiuto di molteplici legami calcogeno tra i centri di zolfo, selenio e tellurio, possiamo creare nanotubi che conterranno altre molecole.

"Speriamo che questi esempi e la relativa discussione attirino maggiore attenzione su questo entusiasmante campo di applicazione pratica del calcogeno. Inoltre, possiamo aspettarci che il legame calcogeno venga riconosciuto dall'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) nel prossimo futuro, "concluse lo scienziato.