MAILD (Matrix-Assisted Ionization/Laser Desorption) - nová metoda pro cílenou metabolomiku

Byla vyvinuta nová technika, nazvaná MAILD ("Matrix-Assisted Ionization/Laser Desorption"), která je založena na dnes již klasické metodě hmotnostní spektrometrie (MALDI-TOF/MS). Umožňuje rozpoznávat velké množství metabolitů v biologickém materiálu, což otevírá dveře pro tzv. cílenou vysokokapacitní metabolomiku. Nová metoda MAILD spočívá v nalezení tzv. "chytrých matricí", které samy o sobě neprodukují žádné nežádoucí ionty rušící hmotnostní spektrum. Právě tyto rušící ionty znemožňovaly analýzu malých molekul, které hrají zásadní roli v metabolismu rozličných organismů. Nežádoucí ionty pocházející ze standardních matricí se tak dají připodobnit ke kupce sena, ve které se snažíme najít pár malých, ale velmi důležitých jehliček. A tak místo aby se stále zlepšovalo pátrání po jehlách, tj. metabolitech (cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny a další organické sloučeniny), začali vědci vymýšlet matrice, které by si jednak zachovaly svoji funkci, ale zároveň by nedávaly vzniknout iontům rušícím měření metabolitů. Jinými slovy, badatelé se snažili odstranit onu kupku sena a učinit jehly viditelnými. Pomoc našli v aplikaci a spojení základních konceptů fyzikální a organické chemie a ve svém úsilí uspěli.

Shroffa R., Rulíšek L., Doubský J., Svatoš A.:
Acid-base-driven matrix-assisted mass spectrometry for targeted metabolomics.
Proceedings of the National Academy of Sciences 106: 10092-10096 (2009).

Spolupracující subjekt: MPI for Chemical Ecology, Jena, Německo.
Kontakt: Dr. Lubomír Rulíšek [rulisek@uochb.cas.cz (+420) 220183263]; Dr. Aleš Svatoš [svatos@ice.mpg.de; (+49) 3641571700].

6-Hetaryl-7-deazapurin ribonukleosidy - nový typ nanomolárních cytostatik

V rámci systematického studia biologické aktivity purinových a deazapurinových nukleosidů byl objeven mimořádně silný cytostatický účinek 6-hetaryl-7-deazapurinových ribonukleosidů. Velká série látek tohoto strukturního typu byla připravena pomocí cross-coupling reakcí 6-chlor-7-deazapurinových nukleosidů s hetarylboronovými kyselinami nebo hetarylstannany. Studium jejich biologické aktivity ukázalo, že zejména látky substituované v poloze 6 furylovou nebo thienylovou skupinou a obsahujíci v poloze 7 vodík nebo fluor, vykazují cytostatický efekt proti širokému spektru buněčných linií tumorů a leukemií při nanomolárních koncentracích (srovnatelná s klinicky používanými cytostatiky Gemcitabinem a Clofarabinem). Byl také studován jejich metabolismus a prokázána jejich enzymatická fosforylace na nukleosid trifosfáty a následná inhibice RNA polymeras. Byla vybrána nejnadějnější látka, 6-(2-thienyl)-7-fluor-7-deazapurin ribonukleosid, která postoupila do preklinických in vivo testů ve FN Olomouc, kde předběžné výsledky toxikologie a in vivo aktivity na myších modelech vypadají velmi nadějně pro další pokračování vývoje těchto nových cytostatik.

Nauš P., Hocek M.:
Novel cytostatic 7-deazapurine nucleosides.
Patentová přihláška: WO2009089804.

Nauš P., Pohl, R., Votruba I., Džubák P., Hajdúch M., Ameral R., Birkuš G., Wang T., Ray A.S., Mackman R., Cihlář T., Hocek M.:
6-(Het)aryl-7-Deazapurine Ribonucleosides as Novel Potent Cytostatic Agents.
Journal of Medicinal Chemistry 53: 460-470 (2010).

Spolupracující subjekt: Gilead Sciences, Inc. and Palacký University Olomouc.
Kontakt: Dr. Michal Hocek [hocek@uochb.cas.cz (+420) 220183324].

Syntéza a vlastnosti dlouhých helikálních aromátů

Materiály či sloučeniny bohaté na uhlík a obsahující delokalizované π-elektrony, jejichž typickými představiteli jsou fullereny, uhlíkaté nanotrubky či grafen, přitahují mimořádnou pozornost. Předpokládá se řada jejich aplikací v nanotechnologii, molekulární elektronice, materiálovém inženýrství a dalších oborech. Do této skupiny uhlíkatých sloučenin patří též dlouhé heliceny, což jsou aromáty skládající se z většího počtu kondenzovaných benzenových jader a zaujímající šroubovicové uspořádání. Bylo popsáno jen několik úspěšných pokusů o přípravu těchto látek, která je na hraně současných možností organické syntézy. Podařilo se nám připravit [11]antrahelicen a jeho analoga, jejichž příprava je založena na reakcích v přítomnosti přechodných kovů. Klíčovým stupněm syntézy je násobná cyklizace rozvětveného acetylénového prekursoru za katalýzy komplexy niklu či kobaltu, při které vzniká kontrolovaným způsobem požadovaná uhlíkatá šroubovice. Vybrané dlouhé heliceny se nám podařilo získat v neracemické formě jako separované pravotočivé a levotočivé šroubovice, určili jsme bariéru přechodu mezi nimi a na základě kvantově chemických výpočtů jsme navrhli i mechanismus tohoto procesu. Ve spolupráci s Jagelonskou univerzitou v Krakově jsme studovali organizaci racemického i opticky čistého [11]antrahelicenu na povrchu polovodiče InSb pomocí rastrovací tunelové mikroskopie (STM), přičemž bylo dosaženo submolekulového rozlišení a byla určena orientace jednotlivých molekul na tomto pevném povrchu. Získané výsledky představují odrazový můstek pro studium transportu náboje dlouhými heliceny, které jsou prototypem unikátních molekulárních vodičů principiálně využitelných v molekulární elektronice.

Sehnal P., Stará I.G., Šaman D., Tichý M., Míšek J., Cvačka J., Rulíšek L., Chocholoušová J., Vacek J., Goryl G., Szymonski M., Císařová I., Starý I.:
An Organometallic Route to Long Helicenes.
Proceedings of the National Academy of Sciences 106: 13169–13174 (2009).

Kontakt: Dr. Ivo Starý [stary@uochb.cas.cz (+420) 220183315].