En internationell grupp av forskare inklusive gästande utländsk professor från RUDN University Kamran Makhmudov har analyserat kemiska bindningar i proteiner baserade på svavel och andra grundämnen från den 16:e gruppen i det periodiska systemet. Sådana atomer kallas kalkogener, och bindningarna är kända som kalkogenbindningar. Resultaten publicerades i Dalton transaktioner , och kommer att presenteras vid den internationella Chugaev-konferensen om koordinationskemi som hålls den 2-6 oktober i Nizhny Novgorod (Ryssland).

"Under de senaste två åren har mer än 100 forskningsartiklar om kalkogenbindning publicerades varje år i den vetenskapliga databasen Web of Science, "Kamran Makhmudov, huvudförfattaren till verket förklarar. "Intresset för detta ämne har ökat exponentiellt i ett decennium, men överraskande, det fanns ingen generaliserad artikel om användningen av kalkogenbindningar i syntes, katalys och materialdesign relevant för modern kemi. Vi tror att detta perspektiv som systematiserar befintlig information om tillämpningar av kalkogenbindning kommer att fylla denna lucka och uppmärksamma detta nya växande forskningsområde. "

Arrangemanget av atomer inuti en molekyl bestäms av kovalenta bindningar. De bildas när atomer delar elektronpar. När det gäller proteinmolekyler, kovalenta interaktioner mellan atomer bestämmer molekylens primära struktur ("kedjan" av aminosyror).

Tillsammans med kovalenta bindningar mellan atomer och polyatomära partiklar, det finns icke-kovalenta interaktioner. Icke-kovalenta bindningar (aerogena, halogen, kalkogena, pniktogena, tetrel och icosagen) bildas av elementen i den 13:e till 18:e gruppen i det periodiska systemet:väte, halogener (som klor, brom, fluor och jod), kalkogener (element i undergruppen syre och svavel), pnictogens (arsenik, antimon, vismut). Atomerna i dessa kemiska grundämnen har en positiv elektrostatisk potential. Med andra ord, dessa atomer får en positiv laddning som attraherar negativt laddade atomer av kemiska grundämnen. Detta är Lewis-syrors arbetsprincip - deras syracentrum drar till sig negativt laddade molekyler (berikade av elektroner som ger dem denna negativa laddning).

"Det är på grund av icke-kovalenta interaktioner som kluster av atomer eller molekyler kan existera i ett kondenserat tillstånd - i form av en vätska eller ett fast ämne. Dessa interaktioner spelar en stor roll när vi har att göra med polymerer, " sade Kamran Makhmudov. "I synnerhet, olika proteinkomplex kombineras genom icke-kovalenta interaktioner antingen med varandra eller med nukleinsyror för att bilda ribosomer, kromatin, virus, eller med lipider för att utgöra lipoproteinmembran. Således, icke -kovalenta interaktioner utgör grunden för viktiga biologiska strukturer och deras roll i biologin är särskilt viktig. "

Forskare har upptäckt hur kemiska element från kalkogengruppen bildar icke-kovalenta kemiska bindningar. Denna grupp inkluderar syre (O), svavel (S), selen (Se), tellur (Te), polonium (Po), och artificiellt producerat radioaktivt Livermorium (Lv).

Kalkogenbindning är en av de typer av icke-kovalenta interaktioner. En kalkogenatom är bunden till en molekyl med kovalenta bindningar, men den har ett eller flera positivt laddade områden. På grund av attraktionen av positiva till negativa laddningar, kalkogenatomen fäster till andra delar av molekylen som har negativt laddade områden. Det är så kalkogenbindningen bildas. Detta är en av mekanismerna för proteinmolekylvikning som håller sin form.

Kalkogenbindning observeras vanligtvis i ämnen i fast tillstånd. Men i flera studier, kalkogenerna var också aktiva i en lösning. Detta är en mycket viktig egenskap, eftersom det gör kalkogener användbara för analytisk kemi och medicin. Dessutom, det är redan känt att kalkogenbindningen (främst interaktionen mellan svavel och syre) spelar en viktig roll i biologiska system. Forskare anser att vi bör börja tänka på att inkludera kalkogener i läkemedelsdesign. Med hjälp av flera kalkogenbindningar mellan svavelcentra, selen och tellur, vi kan skapa nanorör som innehåller andra molekyler.

"Vi hoppas att dessa exempel och relaterad diskussion kommer att dra mer uppmärksamhet till detta spännande område för praktisk tillämpning av kalkogen. Dessutom, vi kan förvänta oss att kalkogenbindning kommer att erkännas av International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) inom en snar framtid, ", avslutade forskaren.