Många läkemedel kommer från naturliga produkter. Men innan naturprodukter kan utnyttjas, kemister måste först bestämma sin struktur och stereokemi. Detta kan vara en stor utmaning, speciellt när molekylerna inte kan kristalliseras och endast innehåller få väteatomer. En ny NMR-baserad metod, utvecklad vid Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), förenklar nu analysen och ger mer exakta resultat. Verket har publicerats i Journal of the American Chemical Society .

Naturliga produkter finns i antibiotika, smärtstillande och cancerläkemedel, spelar en nyckelroll i cirka 60 procent av alla FDA-godkända läkemedel. Växter, svampar och fastsittande marina organismer är särskilt lovande källor, eftersom många av dem har kemiskt försvar för att avskräcka rovdjur. Dock, identifiering av potentiella läkemedelskandidater är en utmaning. Först, forskare måste noggrant bestämma strukturen och stereokemin (det rumsliga arrangemanget av atomer) hos molekylerna. Utan denna information, kemister kommer inte att kunna syntetisera molekylerna och utveckla dem till droger. Dessutom, strukturen behövs för att fastställa om molekylen tidigare har upptäckts.

Förutom röntgendiffraktionsmetoden, som bara kan appliceras på de kristalliserbara molekylerna, kemister använder vanligtvis kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi för strukturbestämning. Senast, den NMR-baserade parametern "resterande kemisk skiftanisotropi" har fått särskild betydelse i detta sammanhang. Studier från de senaste två till tre åren har visat att denna parameter underlättar den mycket exakta bestämningen av strukturen och stereokemin hos organiska molekyler. Dock, detta kräver användning av speciella instrument som inte finns tillgängliga i alla laboratorier. Och sedan är det frågan om de tidskrävande analysmetoder som är involverade i dataanalys.

Förenklad metod ger mer exakta resultat

Forskare från Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) har nu utvecklat en metod som gör det möjligt att mäta kvarvarande kemisk skiftanisotropi mycket lättare och effektivare. Partners från Kina (Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences och South Central University for Nationalities) och Brasilien (Universidade Federal de Pernambuco) var också involverade i arbetet, som nu har publicerats i Journal of the American Chemical Society .

"Den NMR-baserade metoden vi har utvecklat gör det möjligt för kemister att bestämma stereokemin hos nya naturprodukter med större noggrannhet och effektivitet, " förklarade Dr. Han Sun från FMP, som ledde studien. " Vidare, metoden är mycket enkel att använda, gör det tillgängligt för alla kemister. "

Experimentet innebär att naturprodukter sammanförs med en kommersiellt tillgänglig peptid med en sekvens av AAKLVFF. Upplöst i metanol, peptiderna omvandlas till flytande kristaller, ger naturprodukterna en svag orientering i magnetfältet. "Denna speciella orientering gör det möjligt för oss att mäta den kvarvarande kemiska skiftanisotropin hos molekylerna som en parameter, som i sin tur ger korrekt information om deras struktur och stereokemi, "sa kemisten Sun, beskriver den nya metoden.

Exemplet med talidomid visar hur viktigt det är att bestämma föreningars stereokemi korrekt. Förutom att ha en lugnande effekt (hypnotisk), föreningen talidomid har också en negativ utvecklingseffekt, vilket kan tillskrivas dess två spegelbildsformer (R)-talidomid och (S)-talidomid.

Analys av exotiska naturprodukter från havet

För deras nuvarande studie, forskarna använde en tidigare outforskad naturprodukt:spiroepicoccin A isolerades från marina mikroorganismer av de kinesiska partnerna. Ämnet, erhållen från ett djup av mer än 4, 500 meter, har bara ett fåtal väteatomer bundna till sina stereocentra, utgör en utmaning för etablerade NMR-metoder. Tack vare den nya mätmetoden, dock, strukturen och stereokemin hos den naturliga produkten klargjordes otvetydigt. "Även om vår metod gör det möjligt för oss att mäta endast den relativa och inte den absoluta stereokemin ännu, vårt arbete ger ett viktigt bidrag till att förenkla bestämningen av utmanande naturprodukter, " anmärkte Sun. Det verkar som att läkemedelsföretag redan har uttryckt ett intresse "eftersom metoden påskyndar utvecklingen av nya läkemedel, vilket också är vårt mål."