Das Geheimnis der Homochiralität. Was ist wichtig pharmazeutischen Nobel in der Chemie
Das Problem der Synthese eines der beiden "Spiegel" -Moleküle, das die Natur selbst tut, konnte lange Zeit nicht gelöst werden. Für diesen Durchbruch wurde Nobel gegeben. Die Entdeckung der Preisträger wird auch bei der Schaffung wirksamerer Medikamente helfen
Der Nobelpreis für Chemie im Jahr 2026 wurde Wissenschaftlern aus Frankreich und Japan Henri Kagan und Kenso Soai "für Entdeckungen verliehen, die es ermöglichten, die chemischen Reaktionen zu kontrollieren, die zur Homochiralität führten". Sie haben es geschafft, eines der wichtigsten Themen der Naturwissenschaft zu verstehen - die Asymmetrie der lebenden Materie, sagen Wissenschaftler, die von RBC interviewt wurden. Was ist die Essenz der Errungenschaften von Kagan und Soai und was bedeutet es für Wissenschaft und Medizin - in unserem Material.
Was ist Homochiralität und Spiegelmoleküle
Homochiralität ist "eine erstaunliche Eigenschaft der lebenden Natur", nur eine "Hand" von Molekülen zu verwenden, obwohl beide chemisch möglich sind, sagte Biochemiker, Genetiker, Mikrobiologe Igor Nikulin. Die Zusammensetzung und Reihenfolge dieser Moleküle sind die gleichen, aber sie können nicht im Raum kombiniert werden. Diese Paare werden "Spiegel" -Varianten oder Enantiomere genannt, fügt Denis Vinnik, Leiter der Abteilung für Physikalische Chemie am MIPT, hinzu.
"Stellen Sie sich Ihre Hände vor." Sie sind Spiegelbilder von einander, aber sie können nicht übereinander gelegt werden - wie der linke Handschuh nicht auf die rechte Hand passt. Viele Moleküle existieren in zwei Formen, wie die rechte und linke Hand. In der Chemie werden sie L-Form (links) und D-Form (rechts) genannt. Homochiralität ist, wenn ein System nur eine dieser Formen verwendet. Zum Beispiel sind alle Proteine in Ihrem Körper vollständig aus L-Aminosäuren aufgebaut, erklärt Nikulin.
Ein weiteres Beispiel, das Vinnik bereits gibt, ist der Carvon. Eine seiner Formen riecht nach Minze und "Spiegel" - Kreuzkümmel. "Die Geruchsrezeptoren unterscheiden sie auf die gleiche Weise, wie ein Handschuh nur in Ihre Hand passt", sagte er.
Laut Nikulin konnten Chemiker zuvor Aminosäuren im Labor synthetisieren, aber dann werden sie als Mischung erhalten: 50% links und 50% rechts. Das Leben auf der Erde wurde nur von der Linken gewählt. Warum? Dies ist das Hauptgeheimnis des Ursprungs des Lebens, sagt Nikulin.
Die Essenz der wissenschaftlichen Entdeckung
Wie in der Pressemitteilung des Nobelkomitees erwähnt, versuchten Kagan und Soai im Rahmen ihrer Experimente, durch chemische Reaktionen nur eine der "Spiegel" -Varianten von Molekülen zu erhalten, da sie zum Beispiel für Arzneimittel das Enantiomer benötigen, das die gewünschte Wirkung hat.
Den ersten Schritt machte Kagan 1986, als es ihm gelang, den Anteil eines der Spiegelmoleküle durch eine chemische Reaktion zu erhöhen. Die Experimente wurden von Soai fortgesetzt, dem es 2003 gelang, praktisch nur eines der beiden Enantiomere abzuleiten. Ein solches Ergebnis, abgesehen von der Natur, konnte bis zu diesem Moment niemand erreichen.
"Über mehrere aufeinanderfolgende Zyklen steigt das anfängliche Überwiegen einer der Formen, auch einer vernachlässigbaren, zu einer enantiomeren Reinheit von über 99,5%." Dies ist das erste Beispiel für asymmetrische Autokatalyse in organischen Reaktionen und überzeugende Beweise dafür, dass sich die Asymmetrie in einem rein chemischen System ohne Beteiligung der Biologie selbst verstärken kann.
Praktische Bedeutung für die Wissenschaft
Die Leistung eines Franzosen und eines japanischen Nobelpreisträgers ist wichtig für das Verständnis des Ursprungs des Lebens und für die industrielle Chemie, insbesondere für Pharmazeutika. Aber erwarten Sie morgen keine "Nobelpille" - Soais Reaktion wirkt auf eine enge Klasse von Verbindungen, sagt er.
Nikulin stimmt ihm zu. Homochiralität ist ein grundlegendes Wissen, aber "Heilmittel für Krankheiten" werden nicht direkt auf ihrer Grundlage geschaffen. Das Verständnis der Chiralität ist jedoch für Pharmazeutika von entscheidender Bedeutung, betont er. Die Entdeckung, die mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist wichtig für die Entwicklung der Produktion sicherer Medikamente für den Menschen.
"Ein auffallendes historisches Beispiel ist Thalidomid [eine beruhigende Schlaftablette]. " - RBC. Eine "Hand" dieses Medikaments half bei der Toxikose von schwangeren Frauen, und die andere verursachte schwere Geburtsfehler. Das Verständnis der Chiralität zwingt Pharmaunternehmen, nur die "richtige" Form zu synthetisieren, sagt Nikulin.
Das Medikament Thalidomid wurde in den 1950er Jahren in Deutschland synthetisiert, es wurde an Tieren (aber nicht an Schwangeren) getestet und begann im Westen als Mittel zur Unterdrückung der Morgenübelkeit bei Schwangeren eingesetzt zu werden. Das Verwendungsverbot wurde eingeführt, nachdem festgestellt wurde, dass das Medikament die Ursache für die Geburt von Kindern mit unterentwickelten Händen und Füßen sowie mit anderen Fehlbildungen ist.
Die Nebenwirkungen, die durch Thalidomid verursacht wurden, führten zur Schaffung spezieller Agenturen, um Medikamente zu testen, einschließlich des Drug Safety Committee und des Medicines Act 1968 in Großbritannien.
Rezeptoren im menschlichen Körper sind auch chiral, fährt Nikulin fort. Die Medizin kommt zu ihnen als Schlüssel zum Schloss. Die "falsche" Hand kann einfach nicht funktionieren oder Nebenwirkungen verursachen, erklärt er. Das Verständnis der Homochiralität ist ein Hinweis darauf, wie das Leben die linke Hand zum Aufbau von Proteinen wählte. Dieses Wissen untermauert moderne Arzneimittel und macht Medikamente sicherer und genauer, schließt Nikulin.
