Odkrycia noblistów z chemii umożliwiły projektowanie bardziej selektywnych reakcji i efektywniejszą syntezę leków; dostarczyły też modeli wyjaśniających, jak - z początkowo symetrycznego świata chemicznego - mogły się wyłonić się homochiralność współczesnych organizmów - opisał prof. Piotr Stefanowicz z UWr.

Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2026 r. otrzymali Henri B. Kagan i Kenso Soai za odkrycia dotyczące efektów nieliniowych oraz autokatalizy w asymetrycznej syntezie organicznej.

Ich badania pomogły wyjaśnić, w jaki sposób w reakcjach chemicznych może powstawać przewaga jednej z dwóch równorzędnych form tej samej cząsteczki - skomentował prof. dr hab. Piotr Stefanowicz z Zakładu Chemii Organicznej na Wydziale Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego - uczelni wchodzącej w skład Naukowego Think Tanku PAP.

Aby zrozumieć znaczenie nagrodzonych Noblem odkryć, prof. Stefanowicz wyjaśnia pojęcie chiralności. „Wiele cząsteczek występuje w dwóch odmianach będących swoim lustrzanym odbiciem, podobnie jak prawa i lewa dłoń. Takie pary nazywane są enancjomerami. Choć mają identyczny skład chemiczny, mogą różnić się działaniem biologicznym” - podkreślił.

Profesor UWr zwrócił uwagę, że to zjawisko ma fundamentalne znaczenie dla życia. „Wszystkie organizmy żywe wykorzystują niemal wyłącznie aminokwasy o konfiguracji L do budowy białek, natomiast cukry obecne w DNA i RNA, takie jak ryboza i deoksyryboza, występują głównie w konfiguracji D. Taka jednokierunkowość, określana mianem homochiralności, jest jedną z podstawowych cech świata biologicznego” - zauważył.

Jak zaznaczył naukowiec, do dziś nie wiadomo, dlaczego na wczesnym etapie powstawania życia wybrana została właśnie jedna z dwóch równoważnych form cząsteczek. „Odkrycia Kagana i Soaia dostarczają ważnych wskazówek dotyczących możliwego mechanizmu tego procesu” – skomentował.

Henri B. Kagan wykazał, że zależność pomiędzy „czystością chiralną” katalizatora a czystością otrzymywanego produktu nie musi być proporcjonalna. Katalizator jest substancją, która przyspiesza reakcję chemiczną, nie zużywając się w jej trakcie. Intuicyjnie można oczekiwać, że jeśli katalizator zawiera 50 proc. nadmiaru jednego enancjomeru, to produkt również będzie wykazywał podobny poziom przewagi tej formy. Kagan pokazał jednak, że rzeczywistość bywa znacznie bardziej złożona - relacjonuje prof. Stefanowicz.

W wielu przypadkach cząsteczki katalizatora łączą się ze sobą, tworząc większe zespoły, zwane agregatami. Niektóre z nich zbudowane są z identycznych form chiralnych (agregaty homochiralne), inne z form przeciwnych (agregaty heterochiralne). Jeśli tylko część takich agregatów jest aktywna katalitycznie, niewielka początkowa przewaga jednego enancjomeru może zostać silnie wzmocniona. W rezultacie produkt może być znacznie bardziej jednorodny niż sam katalizator.

Prof. Stefanowicz przypomniał, że to odkrycie stało się jednym z fundamentów współczesnej katalizy asymetrycznej - metod syntezy pozwalających otrzymywać przede wszystkim jeden wybrany enancjomer związku. Ma to ogromne znaczenie dla przemysłu farmaceutycznego, ponieważ często tylko jeden z enancjomerów leku wykazuje pożądane działanie terapeutyczne.

Drugie nagrodzone odkrycie należy do Kenso Soaia. Odkrył on wyjątkową reakcję, nazwaną dziś reakcją Soaia, będącą przykładem autokatalizy. Chodzi o proces, w którym produkt reakcji przyspiesza własne powstawanie. W reakcji Soaia nawet bardzo niewielka, początkowo przypadkowa przewaga jednego enancjomeru jest stopniowo wzmacniana w kolejnych etapach reakcji. Ostatecznie prowadzi to do powstania produktu niemal całkowicie składającego się z jednej formy chiralnej - tłumaczy badacz z UWr, cytowany w informacji prasowej przesłanej przez jego uczelnię.

„Jest to pierwszy tak przekonujący eksperymentalny przykład pokazujący, że bardzo mała asymetria może samorzutnie przekształcić się w niemal całkowitą dominację jednej formy cząsteczki” – opowiadał profesor z UWr.

Dlaczego te odkrycia są tak ważne? „Badania Kagana i Soaia pokazują, że niewielkie zaburzenie symetrii nie musi pozostać niewielkie. W odpowiednich warunkach może zostać wielokrotnie wzmocnione, prowadząc do powstania układu zdominowanego przez jeden enancjomer” - zwrócił uwagę Piotr Stefanowicz. - „Chemikom odkrycia te umożliwiły projektowanie bardziej selektywnych reakcji i efektywniejszą syntezę leków. Biologom i badaczom pochodzenia życia dostarczyły natomiast wiarygodnych modeli wyjaśniających, w jaki sposób z początkowo symetrycznego świata chemicznego mogła wyłonić się homochiralność charakterystyczna dla wszystkich współczesnych organizmów żywych”. (PAP)

Nauka w Polsce

zan/ ekr/