VĚDA A VÝZKUM
OLOMOUCKÁ VĚDKYNĚ VYVINULA NOVOU METODU SPONKOVÁNÍ A ZNAČKOVÁNÍ PEPTIDŮ
Obr.: Soňa Krajčovičová z Přírodovědecké fa- kulty Univerzity Palackého, v současné době působící na University of Cambridge
Novou metodu tzv. sponkování peptidů, která nabízí další možnosti jejich využití například v oblasti cílených léčiv či v biologii, vyvinula absolventka doktorského studia na katedře orga- nické chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého Soňa Krajčovičová, v současné době působící na University of Cambridge. Výsledky jejího výzkumu, zaměřeného na sponkování a značkování peptidů, byly publikovány v renomo- vaném časopise Angewandte Chemie. Peptidy jsou důležité organické sloučeniny složené z aminokyselin. V živých organismech regulují biochemické procesy v buňkách, tká- ních i orgánech a také vytvářejí proteiny. Ve své přirozené formě ale zpravidla nejsou do- statečně stabilní a snadno podléhají nežádoucí enzymatické degradaci. Vědci proto už dříve vyvinuli sponkování peptidů (z angl. peptide stapling), které umožní „uzamknout“ strukturu peptidu do stabilnějšího prostorového uspořá- dání a výrazně zvyšuje jejich odolnost. „ Objevila jsem nyní nový syntetický způsob, jak využít aminokyselinu tryptofan při sponkování peptidů a jejich funkční modifikaci, “ uvedla Soňa Krajčovičová. Prostřednictvím sponek z tryp-
tofanu, které uzamykají prostorové propojení aminokyselin, lze do peptidů zavádět užitečné látky. Mohou mít podobu léčiva, jako například doxorubicinu, nebo fluorescenčního barviva, což rozšiřuje možnosti jejich využití. „ Na spojování peptidů se obyčejně podílejí různé aminokyseliny, nicméně kombinace tryptofanu, multikomponentní reakce a sponkování peptidů nebyla dosud prová- děna. Jedná se tedy o první příklad, který toto všechno propojuje, “ podotkla vědkyně. Díky tomuto novému postupu mohou vědci peptidy také různě funkčně modifikovat v pozdní fázi jejich syntézy. „ To nám umožňuje rychle a účinně vytvářet mnoho různých biokonjugátů s biologickým i medicinálním využitím z jednoho společného meziproduktu. Například můžeme jednoduše přidat fluorescenční značky, které nám pomohou sledovat pohyb peptidů v buňkách, nebo můžeme syntetizovat peptidy speciálně zacílené k rakovinovým buňkám. Naše metoda šetří peníze a hlavně čas, “ řekla Soňa Krajčovičová. Zahraniční stáž na University of Cambridge získala Soňa Krajčovičová díky stipendiu Nadace Experientia a Grantové agentury ČR. Peptidům se mladá vědkyně věnuje už delší dobu. „ Nápad využít aminokyselinu tryptofan při
sponkování peptidů a jejich funkční modifikaci byl čistě můj. Během celé doby jsem na této části výzkumu pracovala v Cambridgi nezávisle v rámci skupiny profesora Davida Springa, což bylo pro můj další vědecký vývoj nezbytné. Profesor David Spring mi sice od začátku nechával ve všem zcela volnou ruku a nijak do mých nápadů nezasa- hoval, ale ve finále mi dal velmi cenné rady při finalizaci publikace, “ dodala Soňa Krajčovičová. www.zurnal.upol.cz
BIOMATERIÁL PŘEMĚNÍ ODPADNÍ GLYCEROL NA UŽITEČNÝ PRODUKT
Biomateriál na bázi grafenu je základem prů- lomové technologie, která umožní proměnit odpad z výroby bionafty – glycerol – na užitečný produkt a zvýšit tak účinnost stávajících biopa- liv. Netoxický a plně recyklovatelný materiál navíc dokáže nahradit kyseliny, jež se doposud pro přeměnu glycerolu využívají. Za objevem, který zveřejnil časopis Nature Communica- tions , stojí vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého v Olomouci a výzkumných center CEET a IT4Innovations Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava ve spolupráci s indickými kolegy. Spotřeba biopaliv celosvětově dramaticky roste a je proto potřeba proces jejich výroby optimali- zovat. Bionafta je ekologické palivo rostlinného původu, jehož přídavek do nafty výrazně sni- žuje emise toxických plynů v ovzduší. Při vý- robě bionafty z rostlinných olejů ovšem vzniká jako odpadní produkt glycerol, známý také jako glycerin používaný například v nemrznoucích směsích do automobilů. „ Naším cílem bylo nalézt cestu pro přeměnu glycerolu na chemickou formu, kterou bude možné znovu využít v oblasti biopaliv. Vyvinuli jsme uhlíkový materiál na bázi grafenu chemicky upravený pomocí přírodní aminokyseliny, “ objas- nil Radek Zbořil.
Tento ekologický materiál dokáže s doposud nejvyšší účinností urychlit přeměnu glycerolu na sloučeninu s vysokou přidanou hodnotou. „ Vzniklý alkohol, takzvaný solketal, po přidání do paliva značně vylepšuje jeho kvalitu a oktanové číslo, snižuje nežádoucí tvorbu mikročástic, ale i emise oxidu uhelnatého a jiných organických toxických látek. Navíc zvyšuje viskozitu a stabilitu biopaliva, což je významné pro dlouhodobé skla- dování bionafty, “ uvedl první autor publikace Aby Cheruvathoor Poulose. Vývoji nových nanomateriálů odvozených od „nobelovského“ grafenu se olomoučtí vědci věnují dlouhodobě, například i v rámci prestižních projektů Evropské výzkumné rady (ERC). Tentokrát ke kýženému výsledku po- mohlo ukotvení jednoduché aminokyseliny do struktury grafenu. „ Experimentální i výpočetní studie ukázaly, že právě tato aminokyselina výrazně zvýší schopnost grafenu navázat na svůj povrch reakční kompo- nenty, v našem případě aceton a glycerol. Nový biomateriál je pro přeměnu glycerolu výrazně účinnější než doposud průmyslově používané kyseliny, jako jsou kyselina sírová nebo chlorovo- díková. Na rozdíl od nich je ale šetrný k životnímu prostředí, “ doplnil Aristeidis Bakandritsos. V roce 2021 přesáhl trh s biopalivy 110 miliard dolarů, přičemž do roku 2030 se oče-
kává přibližně dvojnásobný nárůst. Bionaftu lze použít přímo jako ekologické palivo do vznětových motorů, ale z větší části se přidává do nafty vyrobené z ropy. Při výrobě bionafty se ročně vyprodukuje přibližně 40 miliard tun odpadního glycerolu, jehož další využití tak představuje obrovskou výzvu zejména s ohle- dem na principy cirkulární ekonomiky. „ Námi vyvinutý materiál dokáže nejen zužit- kovat odpadní glycerol z výroby bionafty, ale v pilotních experimentech se ukázal mimořádně účinný také při samotné výrobě biopaliva z rost- linných olejů včetně odpadních tuků. Proto se zaměříme na efektivnější přeměnu již použitých odpadních rostlinných olejů pro vývoj biopaliv druhé generace tak, aby celkový proces výroby bionafty byl energeticky i ekologicky udržitelný, “ uzavřel Zbořil. Cheruvathoor Poulose A., Medveď M., Bakuru V.R., Sharma A., Singh D., Kalidindi S.B, Bares H., Otyepka M., Kolleboyina J., Bakandritsos A., Zbořil R.: Acidic graphene organocatalyst for the superior transformation of wastes into high-added-value chemicals. Nature Comm. 2023, 1373. IF = 14.919 Zdroj: Newsletter CATRIN - Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií Univerzity Palackého, www.catrin.com
47
CHEMAGAZÍN • 5 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online