I chimici della RUDN University insieme ai colleghi della Chemnitz University of Technology (Germania) hanno sintetizzato il primo recettore chimico in grado di legarsi efficacemente alla guanosina monofosfato ciclico (cGMP) in una soluzione acquosa:il cGMP regola molti processi fisiologici nei sistemi cardiovascolare e nervoso. Questo potrebbe portare a farmaci più efficaci per il trattamento dell'infarto miocardico, così come metodi per rilevare i virus dai loro nucleotidi. L'articolo è pubblicato su Giornale di chimica organica .

Acidi nucleici, DNA e RNA, sono composti da nucleotidi, o fosfati nucleosidici. I nucleotidi liberi sono coinvolti nella sintesi di sostanze chimiche nelle cellule, influenzano l'attività degli enzimi e agiscono come vettori energetici. Perciò, per risolvere molti problemi medici e biotecnologici, è necessario creare recettori, molecole che possono legarsi a tipi specifici di nucleotidi. Questo rivela quali tipi di nucleotidi sono contenuti nella soluzione per comprendere meglio i meccanismi dei processi fisiologici, nonché per creare farmaci mirati che influenzino selettivamente alcune funzioni cellulari senza intaccarne altre.

Victor Khrustalev, capo del Dipartimento di Chimica Inorganica dell'Università RUDN e i suoi colleghi hanno risolto questo problema relativo al nucleotide cGMP, guanosina monofosfato ciclico. È una forma ciclica di nucleotide formato da guanosina trifosfato (GTP). Agisce come mediatore secondario e innesca una cascata di reazioni che attiva funzioni fisiologiche nella muscolatura liscia del cuore, ghiandola pituitaria, retina e altre cellule. È possibile influenzare il cGMP con l'aiuto di recettori adatti, e quindi, le conseguenze dell'infarto del miocardio, ipertrofia cardiaca, e l'insufficienza cardiaca può essere trattata.

In una soluzione acquosa, le molecole sono più difficili da legare ai nucleotidi. La molecola cGMP è costituita da una base nucleotidica e da un residuo fosfato. Per creare una molecola in grado di legarsi fortemente al cGMP in una soluzione acquosa, gli autori dello studio hanno combinato una macromolecola ciclica, che per la sua struttura può legarsi alla base nucleotidica di cGMP, e coloranti naftalimmide, che può legare la parte fosfato di cGMP.

La struttura della molecola ottenuta è principalmente la struttura di [2+2], questo è, due siti della macromolecola legante l'anione e due siti con coloranti naftalimmide. I biochimici hanno anche scoperto che in condizioni di elevata diluizione delle sostanze iniziali durante la creazione di una nuova molecola, più spesso si forma un macrociclo più grande [4 + 4].

Per testare l'efficienza del legame della molecola ottenuta al cGMP, i biochimici hanno determinato e visualizzato la struttura della molecola utilizzando la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e testato la soluzione mediante titolazione UV-visiva e fluorescente. Questo metodo si basa su una proporzione diretta tra la fluorescenza e la concentrazione della sostanza determinata in soluzione.

I ricercatori hanno anche confrontato le strutture delle macromolecole ottenute con solfato e ATP mediante microscopia atomica. Studi di legame hanno dimostrato che il recettore è selettivo (cioè, incline a legarsi) a cGMP.

I risultati ottenuti sono il primo passo verso lo sviluppo di recettori selettivi per i nucleosidi monofosfati, quale, nel futuro, consentirà ai ricercatori di regolare i processi chimici nelle cellule, rilevare particelle virali nel sangue, e creare farmaci che interagiscono con aree specifiche della cellula, unendosi selettivamente con uno specifico acido nucleico.