مولکول های ستونی شکل به عنوان حسگرهای زیستی برای متابولیت ها
11ژانویه 2021- محققان گزارش دادند که یک مولکول معروف بهpillar[6]arene می تواند با یک متابولیت مرتبط با سرطان، یک ترکیب مهمان-میزبان را تشکیل دهد. از این پدیده می توان برای شناسایی کارآمد این متابولیت در نمونه های بیولوژیکی مملو از متابولیت استفاده کرد، این یافته ها برای پیشگیری و درمان سندرم متابولیک و پاتولوژیهای مرتبط، مهم است.
متابولیت ها مولکول های آلی هستند که در واکنش های بیوشیمیایی که به طور مداوم در ارگانیسم اتفاق می افتد، شرکت می کنند یا در این واکنش ها تولید می شوند. تاکنون در بدن انسان، بیش از 110 هزار متابولیت شناخته شده است. متابولیت ها در سندرم متابولیک نقش دارند. سندرم متابولیک وضعیتی است که چندین بیماری یا شرایط پزشکی شامل چاقی، فشار خون و قند خون بالا، به طور همزمان در یک فرد رخ دهند. سندرم متابولیک با خطر بیشتری برای ابتلا به بیماری های قلبی عروقی، دیابت نوع 2 و انواع مختلف سرطان همراه است. سندرم متابولیک اغلب با اضافه وزن و کمبود فعالیت بدنی همراه است و همچنین با مقاومت به انسولین (یکی از ویژگی های اصلی دیابت نوع 2) در ارتباط است.
وجود متابولیت های خاص می تواند شاخصی برای شرایط خاص پاتولوژیک مرتبط با سندرم متابولیک باشد. اندازه گیری و نظارت موثر بر وجود متابولیت های خاص برای تشخیص زودرس مهم است. در حال حاضر، محققان دانشگاه کانازاوا، یک حسگر زیستی برای یک متابولیت با وزن مولکولی کم، که به عنوان 1-MNAشناخته می شود، تولید کرده اند. این سنسور به خصوصیات فیزیکوشیمیایی pillar[6]arene، که یک مولکول کانال مانند می باشد، متکی است.
محققان متابولیت 1-MNA(1-متیل نیکوتین آمید) را که اخیراً کشف شده است، و در غلظت بالاتر در رده های سلولی سرطانهای تهاجمی وجود دارد، بررسی کردند. این سرطان ها فعالیت آنزیمNNMT (نیکوتین آمیدN-متیل ترانسفراز)را افزایش می دهند و1-MNA یک محصول جانبی از فعالیت این آنزیم است. تشخیص 1-MNAمی تواند برای تشخیص و درمان به موقع این نوع سرطان ها بسیار مهم باشد.
دکتر Ogoshi و همکارانش فرض کردند که پیلارارن ها می توانند به عنوان حسگرهای زیستی برای متابولیت هایی مانند 1-MNAاستفاده شوند. مولکولهای ستونی شکل یاpillar[n]arenes ، ترکیبات بزرگ حلقوی شکل با مقطع چند ضلعی هستند (nمساوی با 5 و 6 به ترتیب برای پنج ضلعی و شش ضلعی). محققان دریافتند که مولکول ستونی شکل 6 ضلعی (P6A) با متابولیت 1-MNA، می تواند یک کمپلکس مهمان- میزبان را تشکیل می دهد. متابولیت 1-MNAمی تواند به آن متصل شود زیرا حفره شش ضلعی درون P6A محیط مناسبی را برای انجام این کار فراهم می کند. آنها همچنین دریافتند که وقتی1-MNA به P6A متصل شود، پاسخ فلورسنت P6A به طور قابل توجهی کاهش می یابد- تاثیری که می تواند به عنوان شاخصی برای عدم وجود یا وجود 1-MNAمورد استفاده قرار گیرد.
دانشمندان نشان دادند که مکانیسم تشخیص فلورسانسP6A ، برای نمونه های بیولوژیکی کار می کند. به طور خاص، آنها قادر به تشخیص 1-MNA در ادرار بودند، البته با حساسیت کم. دکتر Ogoshi و همکارانش اظهار داشتند که با آزمایشات بیشتر به بهبود حساسیت و خاصیت این حسگر زیستی کمک خواهند کرد و این تحقیقات به توسعه روشهای کم هزینه، آسان و سریع برای تشخیص متابولیتهای انسانی بمنظور تشخیص بیماریها کمک می کند.توانایی تشخیص کارآمد متابولیت های مرتبط با پاتولوژی های خاص، گامی مهم به سوی پیشرفت درمان های پاتولوژیهای مرتبط با سندرم متابولیک است.
مولکولهای ستونی شکل یاPillar[n]arenes
مولکولهای ستونی شکل که به طور کلی pillararenes و گاهی اوقات pillarenes نامیده می شوند، مولکول های آلی حلقوی متشکل از n واحد هیدروکینون هستند که امکان جایگزینی برخی مولکولها بر روی آنها وجود دارد. فرمول شیمیاییهیدروکینون که به آن کینول نیز گفته می شود، C6H4(OH)2 است. این مولکول از یک حلقه بنزنی تشکیل شده است که دارای دو گروه هیدروکسیل (OH) است که به دو طرف حلقه ی شش ضلعی بنزن متصل شده اند.
اولین پیلارارن در سال 2008 توسط دکتر Ogoshi و همکارانش در دانشگاه کانازاوا سنتز شد. نام پیلارارن به دلیل شکل استوانه ای آنها(ستون مانند) و این که از ترکیبات آروماتیک یا معطر (آرن) هستند، انتخاب شد.
اکنون، دکتر Ogoshi، و دکتر Hirao و همکارانشان نشان داده اند که مولکول ستونی شکل 6 ضلعی یا pillar[6]arene ، می تواند به عنوان یک حسگر زیستی برای متابولیت1-MNA استفاده شود. این یافته با توجه به اینکه تشخیص متابولیت های با وزن مولکولی پایین چالش برانگیز است، بسیار مهم می باشد.
منبع:
Communications Chemistry, 2020; 3 (1) DOI: 10.1038/s42004-020-00430-w
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210111115742.htm