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美国科学杂志:三维结构研究取得重大突破
时间:2018-09-25 14:17:02  作者:微微  来源:生物通  关键字:三维分子结构
一直以来,新药研发都受到无法精确控制分子三维结构的限制。最近来自纽约城市大学的一组研究人员在这方面取得了重大突破,并将这一研究发现公布在9月20日的Science杂志上。  

  一直以来,新药研发都受到无法精确控制分子三维结构的限制。最近来自纽约城市大学的一组研究人员在这方面取得了重大突破,并将这一研究发现公布在9月20日的Science杂志上。  
  这项研究工作建立在诺奖得主Akira Suzuki的获奖发现之上,Suzuki教授是日本著名化学家,因在“有机合成中的钯催化交叉偶联反应”方面做出贡献,时任北海道大学教授的铃木章与理查德?赫克、根岸英共同获得了2010年诺贝尔化学奖,这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域,可以使人类造出复杂的有机分子。  
  这种开创性交叉偶联反应技术利用钯催化剂在两个碳原子之间形成键,可用于产生具有医药或工业应用的新分子。Suzuki的最初发现使得新候选药物的快速构建成为可能,但主要局限于扁平(2D)分子的构建,无法在药物开发过程中轻易操纵分子的三维结构。  
  “两种具有相同结构和组成,但彼此互为镜像的分子会产生非常不同的生物反应。因此,控制分子三维结构中原子的方向对于药物发现过程至关重要,”文章的作者Mark Biscoe说。沙利度胺(Thalidomide)就是医药史上一个著名的悲剧,在20世纪50年代-60年代带来了极大的危害,这是沙利度胺的两个镜像的生物学效应不同。“今天,交叉偶联反应广泛用于药物发现,但它们没有实现分子结构的3D控制。我们的团队开发了一种新的工艺来实现这种控制,它允许选择性地形成分子镜像。”  
  1、方法学  
  为了实现他们的目标,纽约城市大学的研究人员与犹他大学的研究人员合作开发了可以预测化学过程反应结果的统计模型。他们利用这些模型开发能够预测控制3D分子结构的条件。这项研究的关键在于了解不同的添加剂对钯促进交叉偶联反应的影响。  
  “通过了解不同的膦配体如何影响交叉偶联产物的最终几何形状,我们开发出了可靠的方法来选择性地保留或反转分子的几何形状,”文章第一作者,Shibin Zhao博士说,“这意味着我们现在能够更有效地控制分子的最终几何形状。”  
  2、研究意义  
  Biscoe及其同事的这项工作解决了药物发现过程中的重大挑战。以前,钯催化的交叉偶联反应只能够生成2D分子文库,进行生物学测试。通过这种新方法,科学家们现在能够使用交叉偶联反应快速生成新化合物库,同时控制化合物的3D结构。获得这种结构多样化的化合物将有助于发现和开发新药物。
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