Descoperire Revoluționară în Biochimie: Chimia Click Urmărește Moleculele în Organisme Vii

Carolyn Bertozzi și echipa sa de la Universitatea din California, Berkeley, au deschis o fereastră spre lumea vie cu ajutorul unei metode inovatoare numită “chimia click”, compatibilă acum cu celulele vii. Acest progres reprezintă o piatră de hotar în vizualizarea dinamică a moleculelor în timp real în interiorul organismelor vii.

În 2007, un articol semnificativ publicat de cercetători a prezentat o rețetă chimică ce permitea observarea fenomenelor biologice direct în organismele vii. Carolyn Bertozzi, pe atunci biochimist la Universitatea din California, Berkeley, împreună cu laboratorul său, au dedicat ani de zile cercetării vizualizării glicanilor – molecule speciale de carbohidrați care se găsesc pe suprafața celulelor.

Glicanii, una dintre cele trei clase majore de biomolecule alături de proteine și acizi nucleici, au fost implicați în procese inflamatorii și diverse boli, dar până atunci, erau dificil de vizualizat. Bertozzi și-a bazat metodologia pe abordările chimice inițiate de biochimiștii K. Barry Sharpless, de la Scripps Research, și Morten Meldal, de la Universitatea din Copenhaga.

Sharpless a fost pionierul conceptului de “chimie click”, o metodă de asamblare rapidă a moleculelor biologice complexe prin unirea unor subunități mai mici. Tradițional, legarea atomilor de carbon, care formează scheletul majorității moleculor biologice, necesita procese chimice multistadiale, folosind enzime multiple și generând subproduse nedorite, ceea ce era ineficient pentru producția de masă a biomoleculelor.

Într-o abordare separată, Sharpless și Meldal au descoperit un conector cheie: o reacție chimică între compușii azid și alchin, catalizată de cupru. Această reacție era extrem de eficientă și rapidă, producându-se în peste 99,9% din cazuri fără subproduse. Totuși, pentru Bertozzi, toxicitatea cuprului pentru celule a reprezentat o problemă majoră.

Astfel, Bertozzi a explorat literatura de specialitate pentru a dezvolta o chimie click sigură pentru celulele vii. Soluția a venit din cercetările vechi de decenii: azidul și alchinul puteau reacționa “exploziv” fără necesitatea unui catalizator, dacă alchinul era forțat să adopte o formă inelară.

În 2004, echipa ei a demonstrat că această reacție poate fi folosită pentru a atașa molecule de azid la celule vii fără a le dăuna. În 2007, Bertozzi și colegii săi au utilizat această metodă pentru a vizualiza glicanii în celulele vii de hamster, implicând introducerea unei molecule de carbohidrat modificată cu azid în glicanii celulelor vii, urmată de adăugarea unei molecule alchine în formă de inel.