Carolyn Bertozzi, Morten Meldal 및 K. Barry Sharpless는 클릭 화학 및 생물 형성 화학의 개발을위한 2022 노벨 화학 상을 수상했습니다. Click Chemistry는 그들이 원하는 분자를 만들기 위해 화학자들이 이용할 수있는 옵션에 혁명을 일으켰습니다. 생물 지성 화학은 살아있는 세포 내부에서 발생하는 화학 공정을 해를 입히지 않고 모니터링 할 수있게 해주었다.
노벨 화학위원회 위원장 인 Johan Åqvist는“이것은 분자를 함께 찍는 것에 관한 것”이라고 말했다. 그는 청중에게 작은 화학 버클을 여러 종류의 분자 빌딩 블록에 부착 한 다음이 버클을 서로 연결하여 복잡한 분자를 생산할 수 있다고 상상해보십시오. 약 20 년 전에 Scripps Research Institute의 Barry Sharpless가 제시 한이 아이디어는 나중에 코펜하겐 대학교의 Morten Meldal이 독립적으로 직무를위한 완벽한 후보를 발견했을 때 현실이되었습니다. 그들의 버클은 쉽게 함께 꽉 쥐고 그렇지 않은 것에 연결되지 않을 것입니다.
그런 다음 2003 년 Carolyn Bertozzi는 클릭 화학을 생물학적 시스템 연구에 사용하여 생명 세포 과정을 방해하지 않고 쉽게 관찰 할 수 있다고 제안했습니다. Bertozzi는 그녀와 그녀의 동료들이 그해에 출판 한 논문 에서이“생물 형태”화학을 불렀습니다. 이 용어는 그 이후로 필드에서 널리 적용되었습니다.
자연 생물학적 반응을 방해하지 않고 살아있는 시스템에서 복잡한 반응을 수행하는 능력으로 인해 실험실 접시가 아닌 세포 및 얼룩말 물고기와 같은 복잡한 유기체 내에서 분자 및 세포 과정을 연구 할 수있었습니다. 그것은 이미 과학자들이 글리코 실화라는 중요한 단백질 처리 반응을 이해하고, 살아있는 유기체에서 질병을 감지 할 수있는 분자 영상 분자를 개발하는 데 도움이되었으며, 신체의 특정 조직에 약물을 선택적으로 전달할 수있는 가능성을 열었습니다.
.이러한 발견은“화학자들이 분자를 서로 연결하는 것에 대해 어떻게 생각하고 살아있는 세포에서 그것을하는 방법에 대한 혁명으로 이어졌다”고 Åqvist는 말했다.
오늘 발표는 Sharpless가 노벨 화학상을 수상한 두 번째로 표시됩니다. 2001 년, 그는 촉매 비대칭 합성의 개발을 위해 William Knowles와 Ryoji Noyori와 상을 공유했습니다.
클릭 화학 란 무엇입니까?
Sharpless는 복잡한 분자를 합성하는 덜 번거로운 방법을 찾아야 할 필요성을 고려하여 1990 년대의 대부분을 보냈습니다. 그의 생각은 2001 년 논문에서 절정에 이르렀으며, 그와 그의 공동 저자는“클릭 화학”이라는 용어를 제안하여 분자 빌딩 블록을 효율적이고 구체적이며 빠른 방식으로 연결하는 모든 반응을 언급했습니다. 논문이 발표 된 직후, Meldal과 Sharpless는 첫 번째 클릭 화학 반응을 독립적으로 발견했습니다.
반응의 한쪽에는 아 지드가 있으며, 3 개의 질소 원자가 연속 된 분자가 있습니다. 반대편에는 알킨이 있으며, 2 개의 탄소 원자가 삼중 항 결합과 함께 결합 된 분자입니다. 자체적 으로이 두 빌딩 블록은 반응이 좋지 않습니다. 함께 혼합하면 반응이 느리고 제품이 혼합되어 있습니다. 그러나 Meldal과 Sharpless는 혼합물에 약간의 구리를 추가하면 반응이 극적으로 가속화되어 주로 트리아 졸로 알려진 안정적인 생성물로 이어 졌음을 깨달았습니다.
화학자들은 분자에 아 지드와 알킨 "태그"를 전략적으로 첨가 함으로써이 구리 촉매 반응을 사용하여 특정 구조와 훨씬 더 큰 분자에 연결할 수 있습니다.
이 발표 중 노벨위원회의 Olof Ramström은 구리-촉매 반응은 화학 및 관련 분야에서 즉시“엄청난 관심”을 얻었습니다. Ramström은“이 특정 반응은 클릭 화학 개념과 거의 동의어가되었으며 종종 클릭 반응이라고도합니다. "클릭 반응의 크라운 보석이라고 말할 수 있습니다."
생물 지성 화학이란 무엇입니까?
2003 년, Bertozzi는 살아있는 시스템 내에서 발생할 수 있거나 해를 끼치 지 않고 살아있는 시스템 내에서 발생할 수있는 모든 종류의 화학 반응에 대해“생물 관상 화학”이라는 용어를 만들었습니다. 살아있는 유기체에 적용 할 수있는 클릭 화학입니다.
이 아이디어의 씨앗은 Bertozzi가 특정 글리 칸 또는 세포 표면에서 발견되는 복잡한 설탕을 연구하기 시작했을 때 1990 년대에 돋아났습니다. 이 글리 칸에 대한 연구를 수행하는 것은 당시 그녀가 이용할 수있는 화학 기술로 쉽지 않았습니다. 그러나 다른 과학자가 부 자연스러운 설탕 분자를 생산하기 위해 동축 세포에 세미나를 제공 한 후, Bertozzi는 세포에 글리 칸을 매핑하는 것과 비슷한 일을 할 수 있는지 여부를 고려했습니다. 그때 그녀가 생물 형성 화학에 대한 연구가 시작되었을 때.
생물 정체 화학은 살아있는 시스템을 연구하는 데 어떻게 사용됩니까?
Bertozzi는 세포에서 글리 칸을 추적하는 간단한 방법을 생각해 냈습니다. 먼저, 그녀는 아 지드와 연결된 변형 설탕 근처에서 세포를 키웠다. 세포는 변형 된 설탕을 가져 와서 표면의 글리 칸에 포함시켰다. 그런 다음 Bertozzi는 형광 분자가 부착 된 알킨을 혼합물에 첨가했습니다. 알킨은 변형 된 설탕과의 클릭 반응을 겪고 형광 분자를 부착했습니다. 그 간단한 반응으로 글리 칸은 녹색을 빛나고, Bertozzi는 현미경으로 세포막을 가로 질러 그들의 움직임을 추적 할 수있게 해주었다.
.오늘 Stanford University의 교수 인 Bertozzi는 종양 세포의 표면에서 발견 된 글리 칸을 추적합니다. 이 작업을 통해 그녀는 특정 글리 칸이 신체 면역계로부터 종양 세포를 보호한다는 것을 발견 할 수있었습니다. 그녀의 연구 결과는 암 면역 요법을위한 길을 열었고, 많은 연구자들은 다른 유형의 종양을 표적으로하기 위해“클릭 가능한”항체를 찾기 위해 노력했습니다. Bertozzi와 그녀의 팀 도이 문제를 해결하고 있습니다. 그들은 현재 임상 시험에서 새로운 약물을 만들어 종양 세포의 표면에서 글리 칸을 목표로 삼고 파괴했습니다.
클릭 화학 및 생물 지성 화학에 대한 다른 응용 분야는 무엇입니까?
세포를 통과하는 분자의 움직임을 추적하는 것은 클릭 화학 및 생물 지성 화학을위한 많은 응용 중 하나 일뿐입니다.
이 기술의 주요 장점은 원치 않는 부산물을 반응 혼합물에 도입하지 않는다는 것입니다. 과학자들이 다양한 목적을 위해 복잡한 분자를 신중하게 제작할 수 있도록 깨끗한 효율로 기능합니다.
.Click Chemistry는 약물 개발, DNA 시퀀싱, "스마트"재료의 합성 및 화학자들이 단순히 빌딩 블록 쌍을 연결 해야하는 거의 모든 다른 응용 분야에서 대규모 진전을 가능하게했다고 Ramström은 말했다. 연구자들은 이제 전기를 전도하거나 햇빛을 포착 할 수있는 화학적 확장을 클릭하여 광범위한 재료에 기능을 쉽게 추가 할 수 있습니다.
생물 형태 반응은 세포에서 중요한 과정을 조사하기 위해 널리 사용되며, 이들 응용은 생물학 및 생화학 분야에 막대한 영향을 미쳤다. 연구원들은 생체 분자가 세포 내에서 어떻게 상호 작용하는지 조사 할 수 있으며, 방해하지 않고 살아있는 세포를 이미지화 할 수 있습니다. 질병에 대한 연구에서 생물 형성 반응은 환자의 세포뿐만 아니라 병원체의 세포를 연구하는 데 유용합니다. 박테리아의 단백질은 신체를 통한 운동을 따를 수 있습니다. 연구원들은 또한 종양 표적을 클릭하여 암 살해 치료제를보다 정확하게 전달할 수있는 조작 된 항체를 개발하기 시작했습니다.
Ramström은“이러한 중요한 업적과 우리의 세 수상자들의 환상적인 발견은 화학과 과학에 실제로 엄청난 영향을 미쳤습니다. “이를 위해서는 실제로 인류의 가장 큰 이익이되었습니다.”
최근 몇 년 동안 노벨 화학상을 수상한 사람?
작년에 Benjamin List와 David Macmillan은 비대칭 유기 촉매의 발전으로 상을 수상했습니다. 2020 년에 Emmanuelle Charpentier와 Jennifer Doudna는 CRISPR/CAS9 유전자 편집의 개발로 인정 받았습니다. John Goodenough, M. Stanley Whittingham 및 Akira Yoshino는 2019 년 리튬 이온 배터리를 개발 한“모바일 시대의 숨겨진 작업자”를 공유했습니다. 2018 년상은 프랜시스 H. 아놀드, 조지 P. 스미스 및 그레고리 P. 겨울에 진화의 힘을 활용하여 제약, 재생 에너지, 산업 화학 및 기타 여러 분야에 사용되는 새로운 유익한 효소를 생산하기 위해 진화의 힘을 활용했습니다. 그리고 2017 년 Jacques Dubochet, Joachim Frank 및 Richard Henderson은 생물학적 영상 개선을위한 상을 공유했습니다.
