Maitotoxin

本Valsler

全合成,使分子从简单的前兆不使用一个生物系统像酵母——是一个复杂的事件。你需要一个侦探,一个架构师,你需要一个喜欢巨大的三维拼图游戏。但是使它正确,你可以迅速产生有价值的化合物,在野外的有限的可用性。本周卡特里娜克莱默看着——使maitotoxin总合成一个真正庞大的任务。

卡特里娜克莱默

化学家Kyriacos科斯塔的KC Nicolaou两件事而闻名:不寻常的颜色选择,使看似不可能的分子。KC喜欢描绘他在灼热的荧光分子结构绿色或黄色的墨黑的画布上。这给特性的复杂天然产物在KC的研究投资组合引人注目,几乎令人震惊的样子。但即使在纯黑白显示,KC的结构和他的团队已经解决多年来确实是惊人的:有典型的全合成的目标紫杉醇或者是巨大的抗生素的杀手锏万古霉素。

他们的一个最雄心勃勃的和迷人的项目,然而,可能是合成的maitotoxin。这是一个巨大的分子,包括32环和stereocentres高达98。作为最大的天然产品,是蛋白质和糖和其他类型的聚合物,它包含这些东西6,7,8人环醚合成化学家的噩梦。构造-更不用说宣读其系统性Iupac甚至从未被尝试。

如果这还不够,maitotoxin也是最致命的非蛋白毒素。小于1毫微克就足以杀死一只老鼠。分子扰乱了身体钙渠道,这对肌肉收缩是重要的,神经元激发和释放激素——所有事情真的不应该。

这是惊人的,这巨大的和高毒性分子是由最小的生物之一:海洋浮游生物Gambierdiscus toxicus。为什么Gambierdiscus产生这个强有力的化合物不完全清楚——这当然不会阻止它被吃掉。珊瑚礁鱼生活在浮游生物的饮食主要是受毒素的影响。

然而,maitotoxin积累在组织,然后通过食物链。人们食用被污染的鱼可以遭受鱼肉毒鱼中毒,一种疾病,尽管很少致命的,会导致一些不愉快的症状:呕吐和头痛心血管疾病和肌肉不受控制。在某些情况下,神经反应如眩晕、幻觉和异常性疼痛——不同寻常的疼痛反应变得明显只有几天后食用被污染的鱼类。有些人甚至出现慢性症状,有时会被误认为是多发性硬化的迹象。

尽管如此,KC的团队着手去做一些看起来不可能的:总maitotoxin的合成。团队最近完成了合成brevetoxin maitotoxin的表哥,虽然小只有11环与23 stereocentres。合成brevetoxin只花了123步,那么maitotoxin能有多难呢?

在第一年,KC组管理的一些措施向巨分子,虽然前三个片段只包含三个戒指。然而,在这个初始maitotoxin项目的成功很大程度上是被遗弃了。十年后,一个结构争议重新KC的利益。

安德鲁•加利莫尔和乔纳森·斯宾塞曾发表了一篇文章认为maitotoxin建立立体化学的可能是不正确的。剑桥化学家正在调查这两个化合物的生物合成,和他们的假设前体和途径使他们提出的结构略不同于之前报道。当然,KC的团队不能让这个站。他们解决问题中的五环的片段和证明了斯宾塞•加利莫尔是错误的。

同时使第一个片段,KC和他的同事们发现,也许幸运的是化学家,maitotoxin强有力的毒性是只存在于整个分子。找出是什么让整个化合物——但不是致命的部分,所以可能会导致老年痴呆症和其他神经退行性疾病的新疗法。但Gambierdiscus只会产生微量的毒素,不够广泛的生物测试。一样有许多罕见的天然产物,科学家们首先想出一个合成路线之前就可以开始深入调查一个复合的属性。

在2007年至2011年之间,KC的团队完成三个maitotoxin片段,包含九环的最大。2014年他们合成第四和最后一部分,一个11-ring片段,让他们两个戒指和两个侧链离完成巨大的分子。虽然近在咫尺,事情看起来不适合完成maitotoxin总合成。资金项目停止,尽管复合的有趣的生物属性。

即使合成永远不会完成,那些从事maitotoxin不仅仅在过去二十年中学会了对实际化学、综合规划、耐心和毅力。在2014年的一次采访中,KC赞扬了他的团队的决心和勇气在解决这样一个看似不可能完成的任务。

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卡特里娜是克莱默maitotoxin的故事,试图使它从头开始。下周化学的元素的树液,Kat Arney返回救了大西洋两岸电信。

Kat Arney

1858年第一条横跨大西洋的电缆连接,是真正的革命和互联铺平了道路,全球今天我们生活的世界,只有可能由于数千英里的杜仲胶将金属核心。

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