Студентка создала молекулярную библиотеку хинолинов

По словам старшего специалиста по биохимии Кейтлин Беркоу, синтез группы молекул и тестирование их биологического применения может быть трудным в течение шести недель. Чтобы помочь будущим исследователям, Беркоу провела часть лета, синтезируя несколько типов хинолинов — группы молекул, которые, как известно, имеют медицинское применение.

Библиотека хинолинов, которую она создала вместе с доцентом химии Кортни Мейет, ее научным руководителем, позволит будущим исследовательским проектам сосредоточиться на проверке воздействия хинолинов на рост бактерий.

«Причина, по которой мы синтезировали их в лаборатории, была двоякая: доктор Мейет работала над ними во время аспирантуры, поэтому она знает о них и о том, как их синтезировать, а также из-за их медицинского применения», — сказал Беркоу.

Ее проект стал продолжением предыдущих исследовательских проектов, связанных с хинолинами. В прошлом году Стеван Лукич '17 синтезировал несколько хинолинов, а затем работал с заведующим биологическим факультетом Фрэнком Штайнером и применил их к бактериям.

«Он обнаружил, что они способны убивать MRSA, бактерии, устойчивые к метициллину, и это здорово, потому что мы всегда ищем способы убить бактерии, устойчивые к антибиотикам», — сказал Беркоу.

Лукич и Наоми Вирнельсон '16 работали с хинолинами, чтобы выяснить, какие конкретные соединения хинолина окажут наибольшее воздействие на бактерии.

«Наоми действительно нашла соединение, обладающее наибольшей активностью», — сказал Мейет. «Стеван также синтезировал его и обнаружил, что это тоже так. Мы пытались взять этот хинолин и синтезировать подобные ему хинолины, которые могли бы увеличить их активность».

Молекулы хинолина состоят из двух связанных кольцевых структур, и группа хинолинов, над синтезом которых работал Беркау, также имеет дополнительные компоненты, которые ответвляются от определенных частей кольцевых структур.

По словам Беркоу, в кольцевых структурах хинолинов чередующиеся одинарные и двойные связи способствуют антибактериальным свойствам молекул. Положения одинарных и двойных связей вызывают возбуждение электронов хинолина при воздействии ультрафиолетового света, а энергия, которую они выделяют после воздействия ультрафиолетового света, позволяет им убивать бактериальные клетки.

Чтобы получить эти специфические хинолины, Беркоу использовал метод, называемый однореакторным синтезом, систему, с которой Мейет работал еще во время учебы в аспирантуре.

«Она использовала метод, о котором я ранее публиковал, поэтому я был уверен, что метод сработает очень хорошо», — сказал Мейет. «Она синтезировала некоторые соединения, которые, я не думаю, были опробованы в такой комбинации».

Синтез в одном сосуде включает добавление химических предшественников каждого хинолина — в данном случае амина, альдегида и алкина — в одну пробирку. При определенных условиях молекулы вступят в реакцию с образованием хинолина со специфическими группами, прикрепленными к хинолиновому кольцу.

Как только реакция произошла, Беркоу применил несколько методов, включая колоночную хроматографию, чтобы отделить молекулы хинолина от других соединений, присутствующих в пробирке.

«Это довольно простой процесс», — сказал Беркоу. «Запуск колонки, вероятно, является самым сложным шагом, потому что вам нужно почувствовать, как разделяются различные материалы».

Беркоу сказала, что ей удалось успешно создать девять различных хинолинов, которые будущие исследователи смогут использовать в своих проектах. Сначала она изо всех сил пыталась выделить чистые хинолины и обнаружила, что в ее продукт были примешаны и другие нежелательные соединения. Мейет сказал, что им удалось выявить проблему примерно на середине проекта: стабилизирующее соединение было смешано с одним из химикатов, которые они использовали в синтезе.

«По крайней мере, мы проработали эту проблему, поэтому, когда придет время другим заняться синтезом, мы, надеюсь, не столкнемся с той же проблемой», — сказал Мейет.

Джуниор Розмари Пайнс сказала, что следующим летом она продолжит работу Беркоу в той или иной роли, либо синтезируя дополнительные хинолины, используя тот же метод, что и Беркоу, либо тестируя хинолины, синтезированные Беркоу, чтобы увидеть, как они повлияют на бактерии.