La diversificazione chimica delle proteine è un concetto importante nello studio dei processi biologici e delle strutture complesse delle proteine stesse. I ricercatori della Max Planck Society hanno ora pubblicato le loro affascinanti scoperte su un amminoacido nella Chimica naturale .
La diversificazione chimica delle proteine implica l'utilizzo di reazioni rapide e blande che prendono di mira selettivamente un amminoacido specifico e quindi un elemento costitutivo delle proteine. La cisteina è un esempio lampante e attualmente può essere modificata in due modi. Il primo modo richiede la sintesi di elettrofili per ogni modifica desiderata, ad esempio una sonda a fluorescenza che consenta di seguire la molecola in miscele biologiche molto complesse.
Il secondo modo trasforma la cisteina stessa in un fulcro chimico, che può quindi essere diversificato. Fino ad ora, questo è stato effettuato in sintesi multistep. Questi metodi presentano l'inconveniente che il perno non può essere introdotto in presenza di reagenti esterni necessari alla sua diversificazione. Ciò è spesso accompagnato da una scelta limitata di reagenti per la funzionalizzazione poiché il fulcro deve persistere in soluzione durante i processi di purificazione e ha quindi una reattività intrinsecamente ridotta.
Una nuova tecnica del gruppo di ricerca di Tobias Ritter, direttore del Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, è intrigante perché consente l'introduzione di un intermedio altamente reattivo in un processo one-pot basato su un singolo elettrofilo. Inoltre, questo metodo consente un'ampia diversificazione del nuovo intermedio anche in presenza di reagenti esterni.
Nel loro studio, il gruppo Ritter ha trovato un modo per utilizzare i sali di vinil-tiantrenio per trasformare la cisteina in un elettrofilo episulfonio altamente reattivo in situ. Questo approccio consente di connettere la cisteina con vari altri nucleofili esterni in un unico processo one-pot senza la necessità di passaggi aggiuntivi. Il metodo consente agli scienziati di collegare diversi gruppi funzionali biorilevanti alle proteine utilizzando un collegamento etilenico breve e stabile molto vicino alla superficie della proteina. Quindi, fornendo un modo nuovo e attraente per aggiungere etichette o funzionalità che alterano l'ambiente chimico di una proteina.
Quando non vengono aggiunti nucleofili esterni, altri amminoacidi possono reagire con l'intermedio episulfonio in una reazione intramolecolare. Tale reattività consente la legatura proteina-proteina e la macrociclizzazione dei peptidi lineari. Mentre il primo approccio consente di studiare i complessi proteici e la loro attività biologica, spesso alterata, il secondo approccio rende i peptidi più stabili nei confronti della degradazione biologica se utilizzati, ad esempio, come farmaco.
Inoltre, la sintesi dei sali di vinil-tiantrenio dal gas etilene ha consentito al gruppo Ritter di sintetizzare reagenti con una diversa composizione di isotopi. Questi composti marcati con isotopi possiedono la stessa reattività dei derivati non marcati ma differiscono leggermente nel loro peso molecolare. Pertanto, possono essere utilizzati nella ricerca proteomica all'avanguardia sulla spettrometria di massa per estrarre informazioni quantitative da interi sistemi cellulari. Nel complesso, il metodo che utilizza i sali di vinil-tiantrenio si presenta come uno strumento utile e ampiamente applicabile nel campo della biologia chimica.
Ulteriori informazioni: Philipp Hartmann et al, Umpolung chemoselettivo di tioli in episulfoni per la bioconiugazione della cisteina, Chimica della natura (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01388-7
Informazioni sul giornale: Chimica della Natura
Fornito dalla Max Planck Society
