ИСТИНА

На сегодняшний день существует большое число эффективных методов химических превращений, позволяющие получать молекулы и материалы с прогнозируемыми свойствами и параметрами. Воспроизводимость и степень их изученности достигли уровня, при котором выбранные реакции становятся действенным инструментом, доступным для широкого круга исследователей из смежных химии научных дисциплин. Благодаря этому, процесс конструирования новых биосовместимых материалов стал возможным с помощью применения методов и подходов биоконъюгирования. Ярким примером в этой области является развитие клик-химии, в которой удалось добиться наиболее прогрессивных результатов. Азид-алкиновое циклоприсоединение, лигирование азидов по Штаудингеру, взаимодействие тиолов с малеимидами за короткий промежуток времени стали классическими примерами химического конъюгирования биомолекул. В общем определении, биоконъюгирование это набор методов, позволяющий осуществлять специфичное создание ковалентной связи между биомолекулой и экзогенной функциональной группой, в большинстве случаев через определенную структурную единицу – линкер. При этом как минимум один из участников процесса имеет биологическое происхождение в природе. Образованный в результате гибрид объединяет в себе свойства индивидуальных компонентов, суммарный эффект которых возможно варьировать за счет выбора реагентов определенной структуры и заданным набором функциональных характеристик. Самым значительным выигрышем от конструирования биомакромолекул с использованием реакций конъюгирования становится возможность приобретения свойств, не характерных для природных процессов. Так, подходы биоконъюгирования составляют основу при получении систем адресной доставки лекарственных препаратов, новых диагностических материалов в биологии, биомедицинских нанотехнологиях. Создание оптически меченных конъюгатов или платформ для иммобилизации белков настолько плотно вошло в повседневную практику молекулярной биологии, что без них невозможно представить практически ни одно современное исследование. В современном материаловедении также с каждым годом увеличивается число работ, посвященных синтезу разнообразных конъюгатов, вследствие чего открывается возможность направленного дизайна новых функциональных материалов. Данный подход выгодно отличается от классического понимания поисковых работ среди новых мономеров, наноструктурированных частиц или методов ковалентной модификации. Биоконъюгирование, объединяя в себе преимущества традиционных методов, особенно заметную роль стало выполнять в области исследований биосовместимых материалов на основе белков, полисахаридов, антител, ферментов, в разработке новых полусинтетических вакцин и антигенов. При выборе схемы получения конъюгатов в обязательном порядке следует учитывать ряд критических параметров: структура стартовых биомолекул, требуемый набор характеристик, тип реагента и функционализируемого остатка, его пространственная доступность и необходимость использования линкеров. Также проводимый процесс должен отвечать таким критериям, как селективность, биоортогональность, возможность обратной реакции распада конъюгата и др. В представленной работе будут приведены основные примеры участников реакций биоконъюгирования: биомолекул и низкомолекулярных агентов – оптических меток, бифункциональных линкеров, разветвленных платформ и др., также получаемые в результате продукты и области их применения. Будут рассмотрены требования к выбору синтетической схемы и объектов исследований в зависимости от реализуемых задач. Большое внимание будет уделено конкретным методам химического конъюгирования, их основным особенностям, возможным осложнениям в виде побочных реакций. В связи с тем, что в большинстве случаев участниками процессов являются пептиды или молекулы, несущие в себе амино-, тиольную, карбоксильную или гидроксильную группу, основу доклада составят химические реакции будут рассмотрены на примере отдельных аминокислот.