محققان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) روش جدیدی را برای استفاده از دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) کشف کرده اند. علاوه بر انتقال اطلاعات ژنتیکی، DNA می تواند به عنوان ابزاری برای تولید داروها به طور موثرتر عمل کند. مناطق خاصی از DNA، که به عنوان فسفات شناخته میشوند، مانند «دستهای» کوچکی عمل میکنند که واکنشهای شیمیایی را هدایت میکنند تا نسخه آینهای درستی از یک ترکیب ایجاد کنند.
بسیاری از داروها کایرال هستند. یعنی در بدن به شکل دو تصویر آینه ای وجود دارند که می توانند رفتار متفاوتی داشته باشند و شبیه یک جفت دست باشند. یک نسخه ممکن است به طور موثر بیماری را درمان کند، در حالی که نسخه دیگر ممکن است فایده کمی داشته باشد یا حتی باعث آسیب شود. تولید تنها فرم مورد نظر یک چالش بزرگ در توسعه دارو است، اما روش جدید هدایتشده با DNA میتواند این فرآیند را پاکتر، سادهتر و از نظر زیستمحیطی پایدارتر کند.
DNA و پروتئین ها به طور طبیعی یکدیگر را در سلول های زنده جذب می کنند زیرا گروه های فسفات DNA حامل بار منفی هستند، در حالی که بسیاری از اسیدهای آمینه بار مثبت دارند. تیم NUS، به سرپرستی استادیار ژو رو-یی از دپارتمان شیمی، به این فکر افتاد که آیا همین نوع گرانش میتواند به کنترل واکنشهای شیمیایی در آزمایشگاه کمک کند. هدف آنها این بود که ببینند آیا DNA میتواند مولکولها را برای پاسخگویی به روشهای خاص و قابل پیشبینی هدایت کند یا خیر.
چگونه فسفات های DNA شیمی را هدایت می کنند
محققان دریافتند که گروههای فسفات خاصی در DNA میتوانند مولکولهای دارای بار مثبت را در طی یک واکنش شیمیایی جذب کنند و به آنها کمک کند تا به درستی تراز شوند. درست مانند آهنربا که یک مهره فلزی را به جای خود جذب می کند. این فرآیند که به «جفت شدن یون» معروف است، مولکولهای واکنشدهنده را نزدیک به هم نگه میدارد و به درستی جهتگیری میکند تا یک محصول آینهای دلخواه تولید شود. این تیم نشان داد که این اثر هدایت کننده در چندین واکنش شیمیایی مختلف کار می کند.
برای تعیین اینکه کدام فسفات ها مسئول این توانایی هدایت هستند، تیم یک رویکرد آزمایشی جدید به نام “غربالگری PS” ایجاد کرد. آنها به طور سیستماتیک مکان های فسفات فردی را در DNA با جایگزین های تقریباً یکسان جایگزین کردند و آزمایش های خود را تکرار کردند. به نظر می رسد که محل اصلی نقش مهمی ایفا می کند زمانی که جایگزینی فسفات باعث کاهش گزینش پذیری واکنش می شود. برای تایید یافته های خود، آنها با پروفسور Zhang Xinglong از دانشگاه چینی هنگ کنگ، که از شبیه سازی های کامپیوتری برای تایید نتایج تجربی استفاده کرد، همکاری کردند.
این مطالعه در تاریخ منتشر شد: کاتالیزور طبیعت در ۳۱ اکتبر ۲۰۲۵.
DNA به عنوان یک ابزار شیمی سبز
دستیار دانشیار ژو توضیح داد: «طبیعت هرگز از فسفات DNA به عنوان کاتالیزور استفاده نمی کند، اما ما نشان داده ایم که اگر به درستی طراحی شوند، می توانند به عنوان آنزیم های مصنوعی عمل کنند.
وی افزود که این کشف می تواند تولید شیمیایی را هم پایدارتر و هم کارآمدتر کند، به ویژه در هنگام تولید محصولات دارویی پیچیده و با ارزش.
این تیم قصد دارد به بررسی چگونگی استفاده از فسفات های DNA برای طراحی و تولید ترکیبات کایرال (تصویر آینه ای) برای توسعه داروی نسل بعدی ادامه دهد.