Tidlig i 2007 ble Northwestern University kjemiker Karl Scheidt interesse støtt når marine kjemiker Amy Wright rapportert i Journal of Natural Products at en ny naturlig forbindelse avledet fra en uvanlig deep-sea svamp var ekstremt effektiv på å hemme kreft celle vekst.
Som et syntetisk kjemiker fascinert av naturlige produkter og deres potensial i medisin, visste Scheidt hva han hadde å gjøre: Sørg for at molekylet.
Etter seks måneder med intens innsats, Scheidt, graduate student Daniel Custar og postdoktor Thomas Zabawa lykkes bygget den molekylære strukturen rapportert i avisen. Det var da de oppdaget noe merkelig og uventet da de sammenlignet spektra, eller unike molekylære fingeravtrykk av deres struktur og at den naturlige forbindelsen: Det spektra ikke kampen, noe som betydde at strukturene ikke matche. Noe var galt.
Denne historien og hvordan Northwestern teamet løste mysteriet og bestemte den virkelige struktur neopeltolide, er det naturlige sammensatte avledet fra det marine svamp, rapportert i en artikkel publisert i 23 januar nummer av Journal of American Chemical Society (JACS) . Å vite neopeltolide struktur vil hjelpe forskerne lære hvordan det nye sammensatte arbeider, som kan føre til nye, mer effektive anti-kreft narkotika.
"Den rapporterte biologisk aktivitet av denne nye naturlige forbindelsen var fantastisk - 02:58 størrelsesordener mer potent for noen kreftceller enn Taxol ®, en felles kjemoterapi narkotika," sier Scheidt, assisterende professor i kjemi i Weinberg College of Arts and Sciences ved Northwestern. (Taxol ® også har sin opprinnelse i naturen, ha blitt hentet fra Pacific barlind treet.) "Syntetisk kjemikere er inspirert av slike strukturer. På grunn av de potensielle fordelene for menneskers helse, er det disse forbindelsene du ønsker å gå etter. "
Marine svamper kan ikke flytte og unnslippe rovdyr, og de har ikke klør, tenner eller pigger, slik at de har utviklet en annen type forsvarsmekanisme: kjemisk beskyttelse. Svampen og / eller bakterier i regi av svamp produsere giftige forbindelser for å avverge fiender. Denne kjemiske fabrikken gjør svamper rike kilder til interessante naturlige produkter, mange med celle-drapet evner.
Etter å ha oppdaget spekteret av deres første bygget molekyl stemte ikke med de naturlige sammensatte spekteret, møtte Scheidt og hans team to muligheter - enten de hadde gjort noe galt mens bygge molekylet eller strukturen ble rapportert feil.
Forskerne dobbelt sjekket sine metoder, fant de var "spot on", og konkluderte strukturen ble rapportert feil. Noe som betydde den rette strukturen fortsatt behov for å være bestemt. Custar og Zabawa besluttet å sette opp en sprinkelseng i laboratoriets datarommet å kutte ned på pendler sine til laboratoriet og satt til arbeid.
Igjen, ved hjelp av enkle start materialer og komplekse kjemiske syntese, bygde laget et nytt molekyl, bare litt forskjellig fra den første. Denne gangen de perturbed bare to karbonatomer, noe som gjør dem "ned" i stedet for "opp" i kjemiker snakke. Forskerne sammenlignet spekteret av denne nye strukturen med at av de naturlige sammensatte, og denne gangen spektra matchet perfekt. Disse resultatene er de publisert i JACS artikkelen.
Å konstruere sammensatte, brukte Scheidt, Custar og Zabawa en effektiv, konvergent syntese, litt beslektet med hvordan en bil er satt sammen på et samlebånd - med store deler, som motor, bygget separat og deretter satt sammen i finalen stykke. "Vår tilnærming gir tre like fragmenter sammen til hele, noe som er bedre enn å bygge i en lineær sekvens," sier Scheidt. "Vi presset på konvolutten for hva som kan gjøres med organisk kjemi å gjøre det."