БИООРТОГОНАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Реакция Штаудингера стала первой химической реакцией, приспособленной для проведения модификации внутри клетки. Азидная группа, вступающая в данную реакцию, относится к мягким электрофилам, которые не способны реагировать с жесткими нуклеофилами, наиболее распространенными в природе. Партнером для азида стал фосфин – мягкий нуклеофил, предложенный Штаудингером в 1919 году. В 2000 году реакция Штаудингера была модифицирована Бертоцци и применена как биоортогональное лигирование по Штаудингеру для мечения широкого спектра биомолекул как в живых клетках, так и целых организмах.

В настоящее время при помощи биоортогональных реакций стало возможным изучение различных биомолекул, например, комплексов нуклеиновых кислот с белками, в режиме реального времени в живых системах при отсутствии цитотоксичности. Было разработано несколько химических реакций, отвечающих требованиям биоортогональности, среди них 1,3-диполярное циклоприсоединение азидов в циклооктинам (называемое также безмедной клик-реакцией), образование оксимов или гидразонов из карбонильных соединений и др.

112

Что нужно знать после лекций

•Реакции гетероциклических оснований в составе моно- и олигонуклеотидов.

Общие представления. Природа реакционных центров. Закономерности распределения биогенных элементов по s-, p- и d-блокам; строение атомов каждого органогена, его основные валентные состояния и характерные особенности образуемых им химических связей. Возможные электронные состояния для атомов азота и кислорода. Влияние их на основность, нуклеофильность и комплексообразующую способность биологически важных соединений. Теория резонанса. Электронные эффекты заместителей и их влияние на реакционные центры молекул. Выстраивание логической взаимосвязи между строением вещества, его свойствами и реакционной способности. Типы химических реакций. Влияние пространственной структуры НК на реакционную способность.

•Реакции алкилирования: действие азотистых ипритов. Механизм алкилирования алифатическими ипритами.

•Взаимодействие с диазометаном. Зависимость от условий проведения реакции.

•Модификация диметилсульфатом. Расщепление ДНК по гуанозиновым звеньям через модификацию диметилсульфатом. Алкилирование остатка аденозина и перегруппировка Димрота.

•Природные алкилиующие реагенты. Пострепликационная и посттранскрипционная модификация ДНК и РНК. Минорные компоненты нуклеиновых кислот как продукт модификации.

•Получение фотоактивируемых производных нуклеиновых кислот через реакцию алкилирования алкилирующими производными фотореагентов. Другие примеры.

•Биоортогональные реакции. Клик-химия.

113