Nobel 2022 z chemii za rozwój chemii „klik”

Komitet Noblowski ogłosił, że Nagrodę Nobla 2022 z chemii otrzymali Carolyn R. Bertozzi z USA, Morten Meldal z Danii i K. Barry Sharpless z USA. Laureaci zostali docenieni „za rozwój chemii klik oraz chemii bioortogonalnej”.

Nobel 2022 z chemii – czym jest chemia „klik”?

Chemia „klik” lub „zatrzaskowa” jest terminem stworzonym właśnie przez tegorocznego laureata: K. Barry’ego Sharplessa. Dla Sharplessa jest to druga Nagroda Nobla z chemii. Pierwszą otrzymał w 2001 roku za badania, które wykorzystano do syntezy leków nasercowych – tzw. beta-blokerów.

Mniej więcej w tym czasie wysunął także koncepcję chemii typu „click”, która jest formą chemii prostej i niezawodnej, gdzie reakcje zachodzą szybko i nie powodują niepożądanych produktów ubocznych. Reakcje zachodzą tutaj między małymi cząsteczkami, jednocześnie pozwalając na budowanie dużych i bardzo skomplikowanych związków.

Niedługo potem Sharpless oraz Morten Meldal zaprezentowali, niezależnie od siebie, cykloaddycję azydkowo-alkinową. Jest to wydajna reakcja chemiczna, dziś powszechnie i szeroko stosowana między innymi w rozwoju farmaceutyków, do mapowania DNA i tworzenia nowych materiałów.

Chemia „klik” zajmuje się klasą biokompatybilnych reakcji małych cząsteczek powszechnie stosowanych w biokoniugacji, umożliwiających łączenie wybranych substratów z określonymi biocząsteczkami. Nie jest to więc pojedyncza, specyficzna reakcja chemiczna, ale szeroki sposób generowania produktów chemicznych poprzez łączenie małych jednostek modułowych, na przykład łączących biomolekułę i konkretną cząsteczkę.

I to właśnie w wykrywaniu, lokalizacji i kwalifikacji biomolekuł okazała się szczególnie przydatna. Chemia „klik” znalazła także zastosowanie w proteomice, farmakologii i różnych zastosowaniach biomimetycznych.

Chemia bioortogonalna – odkrycie Carolyn Bertozzi

Natomiast ostatnia z tegorocznych laureatek, Carolyn R. Bertozzi, wyniosła metodę „klik” na nowy poziom. W 2003 roku stworzyła ona termin „chemia bioortogonalna”, opisując reakcje, które nie zakłócają reakcji biologicznych zachodzących w organizmie.

To też Cię zainteresuje: Nobel z fizyki 2022 dla badaczy mechaniki kwantowej

Aby zmapować ważne, ale nieuchwytne biomolekuły na powierzchni komórek – glikany – Carolyn Bertozzi opracowała reakcje, które działają wewnątrz żywych organizmów, a jej bioortogonalne reakcje zachodzą bez zakłócania normalnej chemii komórki. Substraty muszą tutaj reagować ze sobą bardzo szybko i selektywnie w warunkach fizjologicznych i nie oddziaływać z różnymi substancjami znajdującymi się w organizmie.

Celem chemii bioortogonalnej jest znakowanie biologicznych cząsteczek chemicznymi receptorami i śledzenie ich w ich naturalnym środowisku. Odkrycia te przyczyniły się do analizy procesów metabolizmu leków i biocząsteczek, a przez to umożliwiły naukowcom poprawę celowania leków przeciwnowotworowych, które są obecnie testowane w badaniach klinicznych.

Kim są laureaci Nagrody Nobla 2022 z chemii?

K. Barry Sharpless związany jest z Uniwersytetem Stanforda i Harvardem. Pełni także funkcję profesora Massachusetts Institute of Technology i Scripps Research Institute w La Jolla w Kaliforni. Jest on laureatem Nagrody Nobla z chemii w roku 2001 i 2022.

Morten Meldal na początku swojej naukowej kariery związany był z Technical University of Denmark oraz Uniwersytetem w Kopenhadze i Uniwersytecie w Cambridge, gdzie współpracował z Medical Research Council Center, Laboratory of Molecular Biology. Od 1998 roku kierował badaniami w Zakładzie Chemii Carlsberg Laboratory, a od 1997 roku pełnił funkcję kierownika Centrum Chemii Organicznej i Reakcji Enzymatycznych.

Zobacz też: Medyczny Nobel w rękach Svante Pääbo

Carolyn R. Bertozzi zdecydowała się na studia na Harvardzie dzięki stypendium sportowemu (grała w piłkę nożną).  Z czasem porzuciła karierę sportową, poświęcając się nauce. Rozpoczęła naukę na wydziale biologii, ale na drugim roku dołączyła do zajęć z chemii organicznej, co przekonało ją do zmiany kierunku na chemię.

Ostatecznie trafiła do laboratorium na wydziale biochemii, gdzie jej talent naukowy odkrył wykładowca chemii organicznej – Józef Grabowski. To on nakłonił Bertozzi do napisania pracy dyplomowej. Grabowski przekonał ją również do studiów podyplomowych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, gdzie Bertozzi dołączyła do laboratorium chemii bioorganicznej Marka Bednarskiego. Napisała pracę doktorską na temat syntezy analogów węglowodanów do zastosowań biologicznych.

Autorstwo zdjęć wykorzystanych w artykule:

https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74955773

https://www.americanpeptidesociety.org/award/meldal-morten-duvigneaud/

Autor

Michał Borek

Interesuję się zagadnieniami z zakresu kosmologii, kognitywistki, neuronauk, sztucznej inteligencji i filozofii. Ukończyłem kierunek Czystych Technologii Energetycznych na wydziale Inżynierii Środowiska Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Obecnie jestem doktorantem filozofii przyrody i kosmologii. Moją wielką pasją są podróże i góry (tak zimą, jak i latem).

Więcej od tego autora