Ιάπωνες επιστήμονες αναδημιούργησαν μόριο με αντιβιοτική δράση που βρέθηκε στους πρόποδες ενός ηφαιστείου στο Καμερούν πριν από μισό αιώνα, προσφέροντας ενδεχομένως στους γιατρούς ένα νέο φάρμακο για την καταπολέμηση των λοιμώξεων.
Το 1974, ο Γερμανός χημικός Άξελ Ζικ και ο Τούρκος συνάδελφός του Μιθάτ Μαρντίν, έδειξαν ότι οι κόκκινες χρωστικές ουσίες που παράγει το βακτήριο Streptomyces arenae έχουν αντιμικροβιακές ιδιότητες. Η σύνθεση των δυνητικά ωφέλιμων ενώσεων όπως οι β- και γ-ναφθοκυκλινόνη στις απαιτούμενες ποσότητες αποδείχθηκε πρόκληση. Συχνά απαιτούνται κάποιες δοκιμές και σφάλματα για τον προσδιορισμό των απαραίτητων χημικών αντιδράσεων, αν και η πολυπλοκότητα των ναφθοκυκλινονών καθιστά δύσκολη τη δημιουργία τους χωρίς την εισαγωγή μεγάλης ποικιλίας υποπροϊόντων στην πορεία.
Τώρα, ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο μπόρεσαν να ολοκληρώσουν τη διαδικασία, χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση γνωστή ως «ρετροσυνθετική ανάλυση». Πρόκειται για μια τεχνική για την επίλυση προβλημάτων στο σχεδιασμό οργανικών συνθέσεων. Αυτό επιτυγχάνεται με τον μετασχηματισμό ενός μορίου-στόχου σε απλούστερες πρόδρομες δομές ανεξάρτητα από οποιαδήποτε πιθανή αντιδραστικότητα/αλληλεπίδραση με αντιδραστήρια.
Η ομάδα επέλεξε την β-ναφθοκυκλινόνη, καθώς η γ-ναφθοκυκλινόνη μπορεί να θεωρηθεί παραλλαγή. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησε έναν συνδυασμό απλούστερων μοριακών μονάδων για την κατασκευή της ένωσης. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ρετροσυνθετικής ανάλυσης και εφαρμόζοντας μια σειρά προηγμένων μεθόδων χημείας, οι ερευνητές εντόπισαν ένα μονοπάτι που τους επέτρεπε να τοποθετούν τα κομμάτια με ακρίβεια και να τα συνδέουν με τρόπο που δεν επηρεαζόταν η λειτουργία τους.
Στη συνέχεια, συνέκριναν τις ακριβείς διατάξεις των τρισδιάστατων ατόμων των συντιθέμενων ενώσεων (φάσματα κυκλικής διχρωμίας), με τις φυσικές ενώσεις που παράγει το ηφαίστειο.
«Τα φάσματα κυκλικής διχρωμίας των συντιθέμενων ενώσεων μας ήταν πανομοιότυπα με αυτά των φυσικών ενώσεων, υπονοώντας ότι η απόλυτη διαμόρφωση των συνθετικών και των φυσικών μορίων ήταν η ίδια», είπε ο χημικός Γιόσιο Άντο από το Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο.
Οι ερευνητές κατάφεραν να συνθέσουν β-ναφθοκυκλινόνη με απόδοση τουλάχιστον 70%. Στη συνέχεια, παρήγαγαν γ-ναφθοκυκλινόνη με απόδοση 87% χρησιμοποιώντας μια άλλη χημική διαδικασία που ονομάζεται «οξειδωτική λακτονοποίηση». Οι δύο ενώσεις είναι παρόμοιες, αλλά η γ-ναφθοκυκλινόνη έχει κάποια επιπλέον χαρακτηριστικά.
Η σύνθεση των αντιβιοτικών σε εργαστήριο θα μπορούσε να οδηγήσει στην παραγωγή μεγαλύτερων ποσοτήτων για ιατρική και ερευνητική χρήση. Επιπλέον, οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι προσεκτικά βαθμονομημένες προσεγγίσεις που χρησιμοποίησαν, μπορούν να υιοθετηθούν και σε μελλοντικές μελέτες – ιδιαίτερα στη σύνθεση άλλων ενώσεων με παρόμοιες δομές.
«Περαιτέρω προσπάθειες προς αυτή την κατεύθυνση βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη στο εργαστήριό μας», κατέληξε ο Άντο.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση «Angewandte Chemie International Edition».
