金沙城娱乐场网址大全
BIO1000.COM

小分子在几分钟内从烧杯到解决的3D结构

在一项新研究中,一位科学家称之为令人jaw目结舌,加州大学洛杉矶分校/加州理工学院联合研究小组已经证明,只需30分钟就可以获得小分子的结构,如某些激素和药物。这比以前少了几天甚至几天。

该团队使用了一种称为微电子衍射(MicroED)的技术,该技术过去曾用于研究较大分子(特别是蛋白质)的三维结构。在这项新研究中,研究人员表明该技术可应用于小分子,并且该过程所需的准备时间远远少于预期。与相关技术不同 - 其中一些涉及生长盐粒大小的晶体 - 正如新研究所证明的那样,这种方法可以与普通的起始样品一起使用,有时甚至可以从烧杯侧面刮下粉末。加州理工学院化学教授布莱恩·斯托兹(Brian Stoltz)是新研究的合着者,发表在ACS Central Science杂志上,他说:“我们采用了你能得到的最低样品,并且几乎在任何时候都获得了最高质量的结构。”。“当我第一次看到结果时,我的下巴撞到了地板上。”该文章最初于10月中旬在预打印服务器Chemrxiv上发布,已被浏览超过35,000次。

该方法在小分子样品上运行良好的原因是,虽然样品看起来可能是简单的粉末,但它们实际上含有微小的晶体,每个晶体比一小部分粉尘小约十亿倍。研究人员之前已经知道这些隐藏的微晶,但没有意识到他们可以使用MicroED轻松揭示晶体的分子结构。“我不认为人们意识到这些微晶在粉状样品中的常见程度,”Stoltz说。“这就像科幻小说。我不认为这会在我的一生中发生 - 你可以看到粉末结构。”

该结果对于希望确定小分子结构的化学家具有意义,小分子被定义为重量小于约900道尔顿的小分子。(道尔顿是氢原子的重量。)这些微小的化合物包括自然界中发现的某些化学物质,一些生物物质,如激素,以及许多治疗药物。MicroED结构发现方法的可能应用包括药物发现,犯罪实验室分析,医学检测等。例如,Stoltz说,这种方法可能用于测试运动员中最新的增强性能的药物,其中只有微量的化学物质可能存在。

“制造新分子的最慢步骤是确定产品的结构。可能不再是这种情况,因为这种技术有望彻底改变有机化学,”加州理工学院的Victor和Elizabeth Atkins化学教授Robert Grubbs说道。 2005年诺贝尔化学奖,他没有参与这项研究。“在此之前结构测定的最后一个重大突破是核磁共振光谱学,这是由加州理工学院的杰克罗伯茨在60年代后期引入的。”像其他合成化学家一样,Stoltz和他的团队花时间试图找出如何在实验室中使用基本原材料组装化学品。他们的实验室专注于天然小分子,如真菌来源的β-内酰胺类化合物,与青霉素有关。为了构建这些化学物质,他们需要确定反应中分子的结构 - 中间分子和最终产物 - 以确定它们是否在正确的轨道上。

这样做的一种技术是X射线晶体学,其中化学样品被X射线击中,X射线衍射出其原子;那些衍射X射线的图案揭示了目标化学物质的三维结构。通常,这种方法用于解决真正大分子的结构,例如复杂的膜蛋白,但它也可以应用于小分子。挑战在于,为了实施这种方法,化学家必须从样品中制造出大小合适的晶体块,这并不总是那么容易。“我花了几个月的时间试图为我的一个样品买到合适的水晶,”斯托尔茨说。另一种可靠的方法是核磁共振(核磁共振),它不需要晶体,但需要相对大量的样品,这可能难以积累。此外,NMR仅提供间接结构信息。

在此之前,MicroED - 类似于X射线晶体学但使用电子而不是X射线 - 主要用于结晶蛋白而不是小分子。共同作者,加州大学洛杉矶分校的电子晶体学专家Tamir Gonen在弗吉尼亚州的霍华德休斯医学研究所开始研究蛋白质的MicroED技术,他说他在开始加入加州大学洛杉矶分校并合作后才开始考虑在小分子上使用这种方法。加州理工学院“Tamir一直在对蛋白质使用这种技术,恰好提到它们有时只能使用粉状蛋白质样本才能使用它,”加州大学洛杉矶分校化学和生物化学助理教授Hosea Nelson(博士'13)说。“我的思绪被这吹了,你不需要生长晶体,而且那时团队开始意识到我们可以将这种方法应用于一类全新的分子,对所有类型都有广泛的影响化学。“

该团队测试了几个不同质量的样品,没有试图使它们结晶,并且由于样品充足的微晶能够确定它们的结构。他们成功地获得了品牌药物Tylenol和Advil的研磨样品的结构,并且他们能够从四种化学品的粉末混合物中识别出不同的结构。加州大学洛杉矶分校/加州理工学院的团队表示希望这种方法在未来的化学实验室中成为常规方法。“在我们的实验室中,我们每天都有学生和博士后制作全新的独特分子实体,”Stoltz说。“现在我们有能力迅速弄清楚它们是什么。这将改变合成化学。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

XML 地图 | Sitemap 地图