Oggi, lo zucchero ha una reputazione malvagia. E mentre troppe cose dolci dovrebbero essere evitate, tutti gli esseri viventi hanno bisogno di zucchero per sopravvivere. "L'universo biologico è ricoperto di zuccheri, " dissero Samuel M. Levi e Qiuhan Li, studenti laureati presso il Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica dell'Università di Harvard. "Cellule, batteri, virus e altri organismi utilizzano gli zuccheri come mezzo di comunicazione, riconoscimento, e persino difesa." La natura funziona letteralmente con gli zuccheri.

Ancora, come nutrizionisti troppo zelanti, i chimici sintetici di solito evitano gli zuccheri. Natura, un chimico esperto, può spostare i dolci da una molecola all'altra con invidiabile finezza. Ma in laboratorio, gli scienziati lottano per collegare solo una molecola di zucchero a un'altra unità chimica, un processo noto come glicosilazione. I ricercatori si affidano a questo metodo per studiare i processi biologici e creare sostanze così importanti come prodotti farmaceutici e vaccini.

Secondo Levi e Li, "esistono molti metodi per eseguire la glicosilazione chimica, [ma] il loro uso rimane riservato agli esperti in chimica dei carboidrati." Quindi, estendere questa competenza ai non specialisti, il team ha guardato alla natura come guida.

Da solo, la natura svolge la glicosilazione, e fa anche DNA, RNA, proteine ​​e altri polimeri con l'aiuto di fosfati. Per indurre glicosilazioni in laboratorio, la maggior parte dei chimici sintetici sceglie alogenuri e solfati a reazione più rapida rispetto ai fosfati. Così, mentre la scelta della natura può essere lenta a reagire, sono molto più stabili di quelli da laboratorio. Cosa c'è di più, gli enzimi, le minuscole scintille che innescano una reazione, possono facilmente riconoscere i monomeri di fosfato, accelerando il percorso verso la reazione e il prodotto.

Ma, fino a poco tempo fa, i ricercatori non sono riusciti a capitalizzare questi vantaggi naturali. Se un ingrediente è lento a reagire, i chimici gli danno una spinta, spesso sotto forma di calore, energia, o un catalizzatore ben progettato. I fosfati hanno bisogno di una spinta; e, senza un catalizzatore adatto, gli scienziati di solito usano alti, temperature volatili. Fuori dal laboratorio, le reazioni naturali usano i fosfati senza il clamore infuocato, ma come uno chef orgoglioso, la natura custodisce bene i suoi segreti chimici. Ora, in un articolo pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , Eric Jacobsen, Professore di Chimica e Biologia Chimica, insieme a Levi, Li, e Andreas R. Rötheli, hanno portato alla luce un segreto naturale:un "catalizzatore donatore di legami idrogeno progettato con precisione".

Il team ha scoperto che, con questo robusto catalizzatore, il fosfato si lega "19 volte più fortemente del cloruro, " un altro ingrediente di reazione comune. E, può legare gli zuccheri agli amminoacidi, prodotti naturali, e molecole farmacologiche "sotto mite, neutro, e condizioni di facile utilizzo, " spiegarono Levi e Li. Con il loro metodo, il catalizzatore fornisce una spinta necessaria ma delicata, convincere il fosfato a mettersi al lavoro.

Ci sono, come sempre, limitazioni al metodo:a volte, ha bisogno di coccole con condizioni di reazione e substrati su misura. Anche, richiede l'uso di un catalizzatore abbastanza complicato per gli standard delle piccole molecole, uno che richiede oltre 10 passaggi di laboratorio per sintetizzare.

Andando avanti, il team prevede di espandere il repertorio del loro metodo per includere nuovi tipi di zuccheri, specialmente i più testardi della loro specie (mannosidi, ramnosidi, e furanosi, Per esempio). Per condividere il loro (e della natura) segreto, intendono anche commercializzare i catalizzatori, consentendo un uso diffuso. Intanto, il loro metodo potrebbe creare zuccheri che forniscono benefici biomedici cruciali, come nuovi vaccini e farmaci per curare numerosi disturbi e malattie umane, persino i tumori. è chiaro che, come i chimici sintetici, abbiamo bisogno di zucchero. Troppo può danneggiare la nostra salute, ma la giusta quantità potrebbe aiutarci a guarire.