Kombinatorikus kémia
2002/09/15 08:00
1550 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
A XXI. század gyógyszerkutatása, vegyipara irtózatos mennyiségű kémiai vegyületet igényel. A cél az, hogy ezeket viszonylag olcsón, gyorsan és ellenőrzötten állítsák elő minél nagyobb számban. Erre kínál megoldást a matematikai alapokon is nyugvó kombinatorikus kémia, mely elsősorban Magyarországról indult útjára.

század gyógyszerkutatása, vegyipara irtózatos mennyiségű kémiai vegyületet igényel. A cél az, hogy ezeket viszonylag olcsón, gyorsan és ellenőrzötten állítsák elő minél nagyobb számban. Erre kínál megoldást a matematikai alapokon is nyugvó kombinatorikus kémia, mely elsősorban Magyarországról indult útjára.

Egy kis matek

A kombinatorika a matematikának azon része, amely azt vizsgálja, hogy különböző összeállításokat hány elem milyen sorrendjéből lehet megvalósítani. Például hány lottószelvényt kell kitöltenie annak, aki biztosan nyerni szeretne, vagy 25 focistából hányféle csapatot lehet pályára küldeni.

A kombinatorikus kémiában hasonló szerkezetű kémiai építőelemek változatos összekapcsolását jelenti nagy számú vegyület gyors előállítása céljából.

Peptidek

A kezdetek 1982-re tehetők, amikor az ELTE egyik szerves kémia professzora, Furka Árpád, közzé tette a megosztásos keveréses eljárásról írott közleményét. Ezt tekintjük a kombinatorikus kémia első lépésének. Ekkor még csak sejteni lehetett a módszer nagy sikerét a gyógyszerkutatásban vagy az iparban. Az első kutatások a fehérjeszintézisben vezették be a kombinatorikus módszert, ezért ezen keresztül mutatjuk be a lényegét.

A fehérjék aminosavakból álló molekulák, hasonlóan egy nagyon hosszú gyöngysorhoz, amely aztán össze-vissza tekeredik. A "gyöngysort" mindössze 20 féle aminosav alkotja, és ezek ún. peptidkötéssel csatlakoznak egymáshoz.

Hány aminosavból áll a "gyöngysor" (a peptid)?Hányféle peptidet lehet a 20 féle aminosavból készíteni?
1201= 20
2202 = 400
3203 = 8000
102010 = 10240000000000
10020100 = 1,26 10130
20020200 = 1,6 10260

Megosztásos keveréses eljárás

Az 1960-as években látott napvilágot az a módszer, melynek segítségével a vegyészek a kívánt hosszúságú peptideket elő tudták állítani. E szerint az első aminosavat a finomszemcsés szilárd anyagra viszik fel, és szakaszosan mindig egy újabb aminosavat kapcsolnak hozzá. Amikor elérték a kívánt tagszámot, a peptidet lehasítják erről a szilárd anyagról. Ezért a módszerért R. Bruce Merrifield elnyerte a kémiai Nobel-díjat 1984-ben.

Merrifield módszerével naponta egy kapcsolási lépést lehetett elvégezni, tehát például egy háromtagú peptid előállítására három napot kellett áldozni. Ha egy laboratóriumban dolgozunk, akkor a 8000 háromtagú peptid előállítására több évtizedre lenne szükség. A gyakorlat szempontjából azonban a sokkal nagyobb tagszámú peptidek az igazán érdekesek.

A megoldást Furka Árpád professzor találta meg 1982 tavaszán, amikor kidolgozta az ún. megosztásos keveréses eljárást. Az eljárás Merrifield módszerén alapul, úgy, hogy annak lépéseit 3 művelettel helyettesítik.

  • A szilárd hordozót annyi egyenlő adagra osztják, ahány aminosavból akarják felépíteni a peptidtárat. Teljes peptidtár esetén 20 részre osztanak.
  • Mindegyik részhez más-más aminosavat kapcsolnak.
  • Kapcsolás után az adagokat egyesítik, és alaposan összekeverik.

Ezután addig ismétlik a fenti műveleteket, míg a peptidek elérik a kívánt hosszúságot, majd a keletkezett peptideket lehasítják a hordozóról.

Furka Árpád és munkatársai berendezése a '80-as évekbőlKorszerű automata szintetizátor

A módszer jellegzetessége, hogy végrehajtása során minden lehetséges szerkezeti kombináció létrejön, azaz minden egyéb trükk minden lehetséges szerkezeti variáns megjelenik. A kombinatorikus kémia innen nyerte elnevezését.

Felhasználás

A kombinatorikus kémia természetesen nemcsak a peptidkémiában alkalmazható. A világban számos gyógyszerkutató cég épít erre a módszerre, és a kombinatorikus kémia önálló tudományággá vált. Talán egyszer a kémiai Nobel-díjasok között láthatjuk a kombinatorikus kémia kutatóit, köztük természetesen Furka Árpád professzorral.

Linkek

Főző Attila László

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek