Многие лекарства строятся на хиральных молекулах — тех, что существуют в двух зеркальных формах, как правая и левая рука. Один вариант может лечить, а другой — не работать или даже вредить. Управляемый синтез «правильной» формы остаётся одной из ключевых задач фармацевтической химии. Теперь исследователи предлагают необычное решение, основанное на фосфатах ДНК.
Как отрицательно заряженные фосфаты ДНК направляют химические реакции
Учёные из Национального университета Сингапура ( National University of Singapore ) обратили внимание на природный механизм: в клетках ДНК и белки притягиваются друг к другу, потому что фосфатные группы ДНК несут отрицательный заряд, а многие аминокислоты — положительный. Руководитель группы, Чжу Жуйи (Zhu Ru-Yi), предположил, что тот же принцип можно перенести в химическую лабораторию.
Идея оказалась рабочей: фосфаты ДНК способны притягивать положительно заряженные молекулы, удерживать их в правильной ориентации и фактически направлять ход реакции. Это ионное спаривание действует как миниатюрный магнит, который выстраивает реагенты таким образом, чтобы получалась именно нужная хиральная форма.
Метод сработал сразу для нескольких разных типов реакций, что указывает на его универсальность.
Как нашли «рабочие» фосфаты: стратегия PS-сканирования
Чтобы выяснить, какие именно фосфаты играют ключевую роль, учёные разработали метод PS-сканирования. Они по очереди заменяли каждый фосфат на почти идентичный аналог и анализировали, как меняется селективность реакции. Если замена ухудшала результат, исходный фосфат считался значимым.
Для проверки выводов команда привлекла Чжана Синлуна (Zhang Xinglong) из Китайского университета Гонконга ( The Chinese University of Hong Kong ), который подтвердил данные с помощью компьютерного моделирования.
Работа опубликована в журнале «Nature Catalysis».
ДНК как инструмент «зелёной химии»
«Хотя природа не использует фосфаты ДНК как катализаторы, мы показали, что при правильной архитектуре они могут работать как искусственные ферменты», — объясняет Чжу Жуйи (Zhu Ru-Yi).
Преимущество подхода — экологичность и безопасность: реакции идут в водной среде, без жёстких условий и токсичных реагентов. Это особенно важно при создании сложных, хирально чистых молекул для фармацевтики.
Исследователи планируют расширять метод, адаптируя ДНК-катализ для синтеза перспективных лекарственных молекул.
Кстати, другие учёные уже делают шаги к тому, чтобы глубже понять поведение ДНК в химии — подробнее об этом в статье «ИИ помогает расшифровать язык ДНК».
Источник
- Zhaoyang Li, Yang Zheng, Qi Zhao, Yihan Li, Adon Yap, Xinglong Zhang, Ru-Yi Zhu. DNA phosphates are effective catalysts for asymmetric ion-pairing catalysis in water. Nature Catalysis, 2025; DOI: 10.1038/s41929-025-01437-z