Kemister på Scripps Research har uppfunnit en effektiv metod för att göra en syntetisk version av växtföreningen bilobalid, som naturligt produceras av gingkoträd. Det är en betydande bedrift eftersom bilobalid - och närbesläktade föreningar - har potentiellt kommersiellt värde som läkemedel och "gröna" insekticider.

Ginkgoträd producerar föreningen för att stöta bort skadeinsekter, men det är faktiskt inte giftigt för människor. Metoden, publiceras i Natur , gör det möjligt för kemister att tillverka och studera bilobalid och relaterade föreningar relativt enkelt och mycket billigare än vad som tidigare varit möjligt.

"Denna process visar hur uppfinnandet av de rätta nya kemiska reaktionerna ger snabb tillgång till komplexa naturliga föreningar, " säger Ryan Shenvi, Ph.D., professor vid Institutionen för kemi vid Scripps Research. "Nu kan vi komma åt bilobalid och det kemiska utrymmet runt det, mycket som kan ha ännu bättre egenskaper."

Ginkgoträdet ( Ginkgo biloba ) anses vara ett levande fossil. Närbesläktade arter levde på jorden för 270 miljoner år sedan, före dinosaurier, och lyckades överleva efterföljande globala katastrofer som släckte dinosaurierna såväl som de flesta andra typer av växter och djur.

Inte överraskande, med tanke på det arvet, enskilda ginkgoträd idag är ovanligt tåliga och långlivade; vissa exemplar sägs vara tusentals år gamla. Traditionell kinesisk medicin inkluderar användningen av ginkgoextrakt för en mängd olika åkommor, och till och med bladen sägs ha använts i gamla tider som bokmärken för att skydda mot pappersätande insekter som silverfiskar.

En trolig faktor i G. biloba s livslängd är uppsättningen av insekticida föreningar som finns i dess blad och nötter. Dessa inkluderar ginkgolide föreningar, som kan orsaka farliga blödningar hos människor som får i sig dem i tillräckligt höga doser, men också den mindre kända bilobalid, som har kraftfulla effekter på insekter men verkar vara i huvudsak icke-giftigt för människor. Bilobalid bryts också ner snabbt i miljön, lägga till dess egenskaper för en "grön" insekticid.

Dock, bilobalid har en komplex kol-skelettstruktur med åtta syreatomer som gör det svårt att syntetisera. Tidigare publicerade metoder var långa, delvis på grund av svårigheten att få alla dessa syreatomer i rätt positioner.

"Vi försökte ett annat tillvägagångssätt, " säger Shenvi. "Istället för att mejsla bort strukturen genom att sätta i syreatomer en i taget, vi började med stora, syrehaltiga fragment, och sedan satte ihop dem, som att montera Ikea-möbler."

Den nya syntesmetoden, utvecklad huvudsakligen av doktoranderna Meghan Baker och Robert Demoret, samt postdoc Masaki Ohtawa, kulminerade med en procedur där den skålliknande molekylära arkitekturen öppnades och en slutlig syreatom placerades på en exakt plats inuti den.

"Att ta reda på hur man gör den sista delen var en monumental ansträngning, säger Shenvi.

Syntesen, på det hela, kräver mycket mindre tid och ansträngning jämfört med tidigare metoder, och dess utveckling innebär att kemister nu har en praktisk organisk syntesmetod för att göra inte bara bilobalid utan även derivatföreningar, för att undersöka deras egenskaper som insekticider eller till och med som potentiella läkemedel. Forskare har rapporterat i tidigare studier att bilobalid vänder kognitiva underskott i en djurmodell av Downs syndrom, och att det skyddar dopaminneuroner i en modell av Parkinsons sjukdom.

"Vi var först intresserade av bilobalid på grund av dess potentiella relevans för mänsklig neurovetenskap, " säger Shenvi. "Men, eftersom ryktet har spridits om den nya syntesen, vi har haft den starkaste intresseanmälan från den agrokemiska industrin, på grund av bilobalids goda egenskaper som insekticid och dess säkerhetsprofil."

Shenvi och hans kollegor planerar att använda sin nya metod för att göra bilobalidanaloger och utforska deras egenskaper.