基因與健康的關(guān)系可不是如想像的那樣簡單,。某些基因必須在適當?shù)臅r候被“喚醒”,否則將可能引發(fā)從癌癥到糖尿病的一系列疾病,。如今,,化學(xué)家研制出一種具有開關(guān)功能的藥物小分子;而在此之前,,只有一些蛋白質(zhì)和某些生物分子能夠激活基因,。
在人體中,一種催化劑蛋白質(zhì)通常需要經(jīng)過兩個步驟完成它的工作:首先這種蛋白質(zhì)將鎖定自己的基因目標,,然后通過控制其他的蛋白質(zhì)從而激活基因——這一過程被稱為轉(zhuǎn)錄活化過程,。一些更小的生物分子,例如名為縮氨酸的核糖核酸(RNA)片段以及蛋白質(zhì)碎片,,同樣也能夠起到催化劑的作用,。但是這些化合物往往容易迅速分解,并且具有其他一些缺點,。
為了避免這一問題,,美國安阿伯密歇根大學(xué)的化學(xué)家Anna Mapp和她的同事,對一些能夠激活特殊基因的縮氨酸進行了仔細的研究,。盡管縮氨酸之間具有不同的結(jié)構(gòu),,但它們同時也表現(xiàn)出了一些共有的化學(xué)特征,例如羥基,、羧酸,以及異丁基,。
研究人員在一些環(huán)狀化合物中也發(fā)現(xiàn)了類似的官能團,,這些環(huán)狀化合物包括人們所知道的isoxazolidine,它能比縮氨酸存留更長的時間,。于是Mapp與她的研究生一起陸續(xù)合成了幾種環(huán)狀化合物,。隨后研究人員將一些能夠鎖定基因的催化劑蛋白質(zhì)“嫁接”到這些化合物上,并且使每一個分子都與一種蛋白質(zhì)緊密結(jié)合在一起,,而每種蛋白質(zhì)都能激活脫氧核糖核酸(DNA),,從而控制某種基因,。為了檢驗這些合成的分子,研究人員向試管中經(jīng)過修飾的isoxazolidine分子加入了一種人類細胞核中的提取物,。研究人員在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》網(wǎng)絡(luò)版上報告說,,他們觀測到來自目標基因的信使RNA數(shù)量出現(xiàn)了上升的跡象。這一增長如同一種信號,,表明小分子引發(fā)了基因轉(zhuǎn)錄,。
麥迪遜威斯康星大學(xué)的生物化學(xué)家Aseem Ansari認為,“他們合成的小分子能夠模擬天然的催化劑,,這真令人感到興奮”,。Ansari希望這種新分子最終能夠成為研制一系列基因控制新藥的平臺。