Почти 30 лет назад учёные обнаружили в пыльце ржи две необычные молекулы. В ранних исследованиях на животных они, похоже, замедляли рост опухолей. Но работа быстро зашла в тупик: исследователи не могли точно определить, как эти молекулы устроены в трёхмерном пространстве.
Теперь химики из Северо-Западного университета решили эту давнюю загадку. Они заново собрали эти молекулы в лаборатории и впервые подтвердили точную структуру секалозидов A и B.
Это важно потому, что без точной «молекулярной карты» невозможно понять, какая часть вещества действительно работает и как оно взаимодействует с иммунной системой. Теперь у исследователей появилась основа для дальнейшего изучения соединений из пыльцы ржи — злаковой культуры, которую широко выращивают ради зерна. В будущем это может помочь в разработке новых подходов к лечению рака.
Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
По словам руководителя работы Карла Шайдта из Северо-Западного университета, ранние исследования показывали, что пыльца ржи помогала разным животным моделям очищаться от опухолей с помощью неизвестного нетоксичного механизма. Теперь, когда структура молекул подтверждена, учёные смогут искать активный компонент — то есть ту часть молекулы, которая отвечает за эффект.
Многие важные лекарства начались именно с природных соединений. Учёные давно изучают растения, грибы и микробы в поисках веществ, которые могут подсказать новые методы лечения. Морфин получают из опийного мака, противоопухолевый препарат таксол впервые выделили из тихоокеанского тиса, а статины, снижающие холестерин и риск болезней сердца, произошли от грибов.
Шайдт объясняет, что природные вещества не всегда сами по себе являются готовыми лекарствами. Но они могут стать хорошей отправной точкой. Химики могут взять такую молекулу как идею и создать улучшенную версию: чтобы она принималась внутрь, выдерживала обмен веществ и попадала в нужные биологические цели.
Пыльца ржи тоже может войти в этот список. Экстракт пыльцы ржи уже продаётся как пищевая добавка, которую многие используют для поддержки здоровья простаты. Но до полноценного лекарственного препарата дело не дошло. Одним из главных препятствий было то, что учёные не знали точную трёхмерную структуру ключевых молекул.
Даже современные методы, включая продвинутую ядерную магнитно-резонансную спектроскопию, не могли окончательно показать, как именно расположены важные части этих молекул. Поэтому десятилетиями обсуждались две возможные модели.
Обе версии состояли из одних и тех же атомов, соединённых одинаковым образом, и выглядели почти одинаково. Но в одной важной области они были зеркальными отражениями друг друга. Такая разница кажется небольшой, но для биологии она может быть решающей: от неё зависит, как молекула связывается с нужными мишенями и будет ли вообще работать.
Шайдт сравнил это с руками: левая и правая похожи, но перчатка для одной руки не подойдёт другой. Так же и молекулы-зеркала могут вести себя совершенно по-разному.
Чтобы поставить точку в споре, команда использовала полный синтез — метод, при котором природную молекулу собирают в лаборатории шаг за шагом. Задача оказалась особенно сложной, потому что секалозиды A и B содержат редкое и сильно напряжённое 10-членное кольцо в своей основе. Такие структуры трудно собрать из-за их сжатой формы.
Исследователи нашли обходной путь: сначала они создали более крупное и гибкое кольцо, а затем запустили химическую реакцию, которая за один шаг превратила его в меньшее и напряжённое кольцо.
После этого учёные получили обе возможные версии молекул и сравнили их с образцами, выделенными из пыльцы ржи. Только одна версия совпала полностью. Так исследователи окончательно подтвердили правильные структуры секалозидов A и B.
Теперь команда хочет найти специалистов по иммунологии, чтобы понять, можно ли продвинуть эту работу к возможной клинической цели. По словам Шайдта, главное уже сделано: учёные доказали, что могут создавать основу этого природного вещества и дальше изучать, как именно она может работать.
