Команда ученых из Университета Райса предложила необычный способ синтезировать природные соединения. Вместо того чтобы каждый раз изобретать новый метод для каждой молекулы, они нашли общий подход. За основу взяли сквареолид — вещество, которое добывают из растений и используют в парфюмерии.

С помощью модифицированных ферментов они изменили его структуру, а затем химическими методами превратили в несколько разных терпеноидов — сложных органических соединений, встречающихся в природе.

Терпеноиды — это большая группа природных органических соединений, которые часто встречаются в растениях, грибах и даже некоторых животных. Многие из них обладают биологической активностью: одни используются в медицине (например, артемизинин против малярии), другие — в парфюмерии (камфора, ментол). Их структура обычно сложная, и синтезировать их в лаборатории раньше было долго и дорого.

Результаты опубликованы в издании Nature Chemistry.

Раньше думали, что для каждого соединения нужен уникальный синтез, — говорит Ханс Рената, руководитель исследования. — Но мы решили пойти другим путем: взять одну молекулу, немного изменить ее ферментами, а потом уже дорабатывать химически.

Такой подход позволил получить четыре разных вещества: меростероловую кислоту B, кохлиохинон B, (+)-дауцен и доласта-1 (15),8-диен.

Все они имеют разную структуру, но исходный материал у них один.

Это меняет правила игры в органической химии. Теперь не нужно каждый раз начинать с нуля — можно взять готовую основу и модифицировать ее.

Метод экономит время, ресурсы и открывает новые возможности для создания лекарств и других полезных соединений.

Один ферментативный шаг — и перед нами целый спектр новых молекул, — объясняет Рената. — Это как если бы у вас был один ключ, который открывает множество дверей.

Главное преимущество этого подхода — универсальность. Если раньше каждое сложное природное соединение требовало отдельного синтеза, то теперь можно взять одну основу и получать из нее разные молекулы. Это особенно важно для фармацевтики: многие лекарства создают на основе терпеноидов, и ускорение их синтеза снизит стоимость разработки.

Также метод может помочь в поиске новых биологически активных веществ. Ученые смогут быстрее тестировать разные варианты структур, что ускорит открытие новых препаратов.

Пока метод проверен только на нескольких соединениях. Не факт, что он сработает для всех типов терпеноидов — возможно, для некоторых молекул все равно придется искать индивидуальные решения. Кроме того, ферментативные реакции требуют точного контроля, и масштабирование процесса может оказаться сложным.

Ранее мы опубликовали 10 инновационных трендов для химической промышленности.