Kimyayı yapma biçimimizde bir devrim: Yüzyılın en iyi fikirleri

Yeni antibiyotik adayları bulmaktan hücrelerin içlerini incelemeye kadar, molekülleri “Lego gibi” bir araya getirmek kimyayı ve biyolojiyi tamamen elden geçirdi.

Kimya, çoğunlukla daha sonra titizlikle ayrılması gereken yuvarlak tabanlı şişelerdeki kimyasal kokteyllerini içeren, dağınık ve yavaş bir iş olabilir. Ancak 2001 yılında K. Barry Sharpless ve meslektaşları, kalıpları kıran, tıklama kimyası adını verdikleri bir fikrin ana hatlarını çizdiler. Sharpless’ın karısı Janet Dueser’in fikri olan şık isim, durumu iyi özetledi: hızlı, temiz ve tutarlı bir şekilde işe yarayan yeni bir dizi tepki.

Basit bir fikir gibi görünse de öyledir ve dehası da burada yatmaktadır. Sharpless ve meslektaşları Hartmuth C. Kolb ve MG Finn, yeni tepkilerini “yay yüklü” olarak tanımladılar. Buradaki fikir, bunları çok sayıda farklı başlangıç ​​kimyasalına uygulayabilmeniz, onları neredeyse Lego tuğlaları gibi bir araya getirebilmeniz ve çok hızlı bir şekilde çok çeşitli yeni ve kullanışlı moleküller oluşturabilmenizdi; Sharpless’ın çoğunlukla aklında olan ilaçlardı.

Bu reaksiyonların ardındaki birleştirici düşünce, o zamanki kimyagerler arasındaki ortodoksinin aksine, karbon-karbon bağları oluşturmaktan kaçınmaları ve bunun yerine karbon ile kimyacıların “heteroatomlar” olarak adlandırdıkları, esas olarak oksijen ve nitrojen arasında bağlar oluşturmalarıydı. En iyi bilinen tıklama reaksiyonu, iki reaktanı bir araya getirerek bir karbon ve nitrojen atomu halkası olan bir triazol oluşturur. Bu kimyasal motif, proteinler gibi büyük biyolojik moleküllere yapışma konusunda iyi olma eğilimindedir ve bu da onu ilaç moleküllerinin oluşturulmasında faydalı kılar. Sharpless, bu özel reaksiyonu bağımsız olarak, ancak Kopenhag Üniversitesi’nden kimyager Morten Meldal ile aynı zamanda ortaya çıkardı ve o zamandan beri, diğer şeylerin yanı sıra, antikonvülsan ilaç olan rufinamidin yapımında da kullanıldı.

Oxford Üniversitesi’nden kimyager Tom Brown, bu reaksiyonun kolay, son derece spesifik olduğunu ve hemen hemen her çözücüde işe yaradığını söylüyor. “Sanırım bunun harika bir fikir olduğunu söyleyebilirsin” diyor.

Birkaç yıl sonra, Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nden kimyager Carolyn Bertozzi, herhangi bir toksik katalizör olmadan çalışan tıklama tarzı bir reaksiyon geliştirdi; bu, hücrelerin içinde onları bozmadan kullanılabileceği anlamına geliyor.

Birleşik Krallık’taki Edinburgh Üniversitesi’nden kimyager Alison Hulme’ye göre, tıklama kimyasını iyi bir fikirden gerçekten harika bir fikir haline getiren şey bu çalışmaydı. Bu, biyologların proteinleri ve diğer biyolojik makine parçalarını istedikleri zaman bir araya getirmelerine ve olanları araştırmak için bunları floresan etiketlerle etiketlemelerine olanak sağladı. Hulme, “Bu çok basit ve anlaşılır” diyor. “Küçük molekül kimyasını, kimya diploması gerektirmeyecek şekilde biyologlara kazandırdı.”

Bertozzi, Meldal ve Sharpless, hiç kimseyi şaşırtmayacak şekilde, çalışmaları nedeniyle 2022 Nobel Kimya Ödülü’nü paylaştılar.