余金权教授Science扩充氨基酸字母表
来自斯克里普斯研究所(TSRI)的化学家们设计出了一项新技术，可以生成不存在于自然界的氨基酸。这些“非天然”氨基酸通常极难合成，由于它们潜在的医学用途成为了制药行业寻求的目标。
斯克里普斯研究所化学系教授余金权(Jin-Quan Yu)说：“这项新技术提供了一种极快速制备非天然氨基酸的方法，其中许多的氨基酸是候选药物或是多肽药物的构件。”
余金权课题组将这一研究成果发表在3月14日的《科学》(Science)杂志上。
扩充自然界的字母表
氨基酸是生物最基本的组成元件之一。由DNA翻译而成的氨基酸长链折叠成为蛋白质。一些较小的氨基酸组合形成激素，少数的单个氨基酸在大脑中充当携带信息的神经递质。
然而，在人类蛋白质中只存在21种氨基酸，只有少数的其他氨基酸发挥除制造蛋白质之外的重要作用。生物体中总共有几百种自然氨基酸被编入目录。生成成千上万种氨基酸理论上是有可能实现的，研究人员认为其中许多的非天然氨基酸将具有医学用途，“它们提供了极大的结构多样性，”余金权说。并且，因为非天然的结构它们往往能相对抵抗分解及回收利用细胞中天然氨基酸的管家酶，因此将在体内持续存留更长的时间。
科学家们提出了非天然氨基酸的许多应用，包括抗癌药物，能够阻止细菌耐药的抗生素，以及遏制阿尔茨海默氏症、帕金森病和其他疾病中看到的淀粉样蛋白聚集物形成的药物。
原则上，可通过对一种天然氨基酸或是密切相关的分子进行化学改造从而生成非天然氨基酸。一种常用的策略就是将一些新分子附着到氨基酸第二个核心碳原子上——在天然氨基酸中这一“β”碳原子相对缺少络合物附着。
在过去的十年里，化学家们开发出越来越好的方法实现这种改造，但这涉及到断裂非常坚固的碳氢键，并且仍然存在一些较大的障碍。
巧妙的化学
在这项新研究中，余金权研究小组发现了一种明显更简单的、实现这种改造的方法。
新方法利用了由简单有机化合物吡啶和喹啉生成的特殊的“配体”化合物，来增强标准钯催化剂断裂碳氢键的能力。余金权研究小组证实，他们能够利用吡啶和喹啉切割目的序列中的这些坚固的碳氢键，附着上来自广泛简单有机化合物的一种分子芳基(aryls)。此外，科学家们可以利用喹啉附着一种常见分子烯烃(an olefin)。两种情况下，他们都能比以往更快速简单地实现这一壮举。
“有了这些新配体，许多曾经遥不可及的C-H活化反应现在都有可能实现，”余金权说。
实际上，通过对吡啶和喹啉配体加速这些反应的机制进行详细的研究，余金权和他的实验室正在致力于第二代配体和更快的反应。
余金权实验室与制药巨头百时美施贵宝(Bristol-Myers Squibb)签署了合作协议。“在此协议下，我们正利用这些新方法来发现新型候选药物。大体上，我们希望这些新的开发将会大大扩展以非天然氨基酸作为潜在药物或药物构件的相关研究范围，”余金权说。
