Niedawne potwierdzenie hipotezy Breslova z 1958 roku to przełom zarówno w chemii, jak i biologii. Przypomnijmy, że Ronald Breslow był amerykańskim chemikiem, profesorem na Uniwersytecie Columbia, znanym z pionierskich badań w chemii organicznej i biologicznej. Zaproponował, że tiamina, czyli witamina B1, działa poprzez związki przejściowe o budowie karbenu, które katalizują działanie wielu enzymów w organizmie.
W latach, w których żył ten znany naukowiec, karbeny uważano za związki bardzo niestabilne, szczególnie niestabilne w wodzie. Założenie więc, że karben, niezwykle reaktywna cząsteczka zawierająca dwuwartościowy atom węgla i niewiążącą parę elektronów, może przetrwać wystarczająco długo, aby zaangażować się w reakcje chemiczne i to w środowisku wodnym, było na te czasy nie do przyjęcia. Nowe badania potwierdzają jednak, że jego teoria była niezwykle trafna.
Naukowcom z Kalifornii po raz pierwszy udało się ustabilizować i wyizolować karben pochodzący z witaminy B1 (tiaminy) w wodzie. To dowodzi, że takie reaktywne związki mogą istnieć i działać także w środowisku wodnym (czyli w warunkach biologicznych). Wyniki badania wyjaśniają mechanizm działania enzymów zależnych od obecności tiaminy, które katalizują ważne procesy biochemiczne, np. metabolizm węglowodanów.
Karbeny stabilne w wodzie…
– Przedstawiamy, pierwszy według naszej wiedzy, naprawdę stabilny w wodzie karben. – czytamy na łamach czasopisma Science, gdzie pierwszy raz opublikowano wyniki nowego badania – Wydaje się, że ta cząsteczka istnieje w ciekłych roztworach wodnych i w nawet najmniejszym stopniu nie jest rozkładana. Wykorzystując badanie spektroskopowe przedstawiamy dowód, że karben jest nie tylko stabilny w wodzie, ale może również w wodzie powstawać. – tłumaczą naukowcy.
Naukowcom z Kalifornii udało się osiągnąć, coś nie udawało się przez lata. Wytworzyli karben stabilny w wodzie obudowując go specjalnym „pancerzem”, czyli cząsteczką, która miała za zadanie chronić karben przed rozkładem, wyizolowali go i zamknęli w probówce do obserwacji. Monitorowanie próbki przez 6 miesięcy za pomocą spektroskopii NMR wykazało, że karben pozostał stabilny.
– Ponad 80 lat po tym, jak badania Breslowa doprowadziły go do hipotezy, że karben może istnieć wystarczająco długo w wodzie, aby działać jako aktywna pochodna B1, dostarczamy ostateczny dowód spektroskopowy za pomocą NMR, że Breslow najprawdopodobniej miał rację. – czytamy w publikacji – Co więcej, fakt, że możemy także tworzyć stabilne karbeny w wodzie, pokazuje, jak ludzka pomysłowość może być wykorzystana do oswojenia najbardziej reaktywnych jednostek chemicznych.
Jak to odkrycie może wpłynąć na rynek produkcji leków?
To rewolucyjne odkrycie może znacznie wpłynąć na wiele procesów w przemyśle produkcji leków i nie tylko. Stabilne karbeny mogą być wykorzystane do tworzenia bardziej bezpiecznych i skutecznych leków. Witamina B1 jest niezbędna w wielu przemianach zachodzących w organizmie. Potwierdzenie powstawania karbenu podczas jej metabolizmu wyjaśnia jej katalityczną rolę w reakcjach enzymatycznych.
Eksperci podkreślają, że odkrycie to umożliwi projektowanie nowych leków i katalizatorów reakcji enzymatycznych, które naśladują lub wykorzystują stabilne karbeny. To może prowadzić do innowacyjnych terapii oraz bardziej zrównoważonych procesów produkcyjnych.
– Możliwość stabilizacji karbenów w wodzie otwiera nowe perspektywy wykorzystania tych związków – podkreślają naukowcy.
Źródła:
- https://bioengineer.org/scientists-confirm-1958-vitamin-b1-hypothesis-after-decades-of-research/
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr9681
©MGR.FARM
