Прорыв в борьбе с инфекциями: воссоздана молекула антибиотика, обнаруженная в кратере вулкана

Полвека назад в почве вулкана Камерун ученые обнаружили природный антибиотик: в 1974 году немецкий химик Аксель Цек и его турецкий коллега Митхат Мардин показали, что красные пигменты, вырабатываемые бактерией Streptomyces arenae, обладают антимикробными свойствами.

Как сообщает Oxu.Az со ссылкой на Science Alert, это сделало их привлекательным материалом для экспериментов фармакологов.

Увы, воссоздать молекулу антибиотика оказалось не так уж просто - ученым потребовалось полвека, чтобы наконец-то реверсивно создать новый потенциальный препарат для борьбы с инфекцией. Отметим, что синтез потенциально полезных соединений, также известных как β- и γ-нафтоциклиноны, в полезных количествах оказался непростой задачей.

Команда исследователей из Института науки Токио заявляет, что им потребовалось множество проб и ошибок, чтобы выяснить необходимые химические реакции. Более того, ученые отмечают, что сложность нафтоциклинонов затрудняет их создание без введения большого количества побочных продуктов по ходу дела. И все же ученым удалось, используя подход, известный как ретросинтетический анализ.

Как можно догадаться, метод, используемый учеными, включает в себя работу в обратном направлении: от целевой молекулы до выяснения ее основных строительных блоков. Авторы исследования отмечают, что начали свое исследование с β-нафтоциклинона, поскольку γ-нафтоциклинон можно считать вариацией. Как и многие большие молекулы, комбинация более простых молекулярных единиц послужила отправной точкой для построения соединения.

Ученые применили ряд передовых химических методов и смогли обнаружить путь, позволяющий им точно расположить части и связать их таким образом, чтобы это не повлияло на функции. Далее ученые сравнили точное трехмерное расположение атомов синтезированных ими соединений с теми, которые природа создала в вулкане.

По словам соавтора исследования, химика Ешидо Андо, результаты указывают на то, что спектры кругового дихроизма наших синтезированных соединений были идентичны спектрам природных соединений - простыми словами, конфигурация синтетических и природных молекул была идентичной. В результате команда смогла синтезировать β-нафтоциклинон с выходом не менее 70%.

На следующем этапе ученые использовали другой химический процесс, известный как окислительная лактонизация, и смогли получить γ-нафтоциклинон с выходом 87%. Отметим, что оба этих соединения схожи, но у γ-нафтоциклинона есть некоторые дополнительные преимущества.

Исследователи отмечают, что синтез антибиотиков в лаборатории весьма удивителен, так как его можно масштабировать и использовать в медицинских и исследовательских целях. Как минимум, ученым больше не нужно постоянно возвращаться к вулкану, чтобы получить образцы антибиотика.