Chemistry este în principal despre asamblarea și desfacerea moleculelor. Detaliile variază în mod inevitabil de la o reacție la alta. Dar există multe domenii ale subiectului în care ar fi util să existe o modalitate de asamblare a elementelor constitutive ale moleculelor mari, indiferent de proprietățile chimice ale acestor unități mai mici. Și în ultimele două decenii a existat într-adevăr o astfel de modalitate. Este cunoscut sub numele de „click chemistry”, iar inventatorii săi sunt laureații premiului Nobel pentru chimie din acest an.

Doi dintre cei trei laureați, Morton Meldal de la Universitatea din Copenhaga și Barry Sharpless de la Scripps Research, din La Jolla, California (deja laureat pentru activitatea în domeniul catalizatorilor), au inventat trucul de bază. Cel de-al treilea, Carolyn Bertozzi de la Universitatea Stanford, l-a adaptat pentru a fi utilizat în sistemele biologice. În ambele cazuri, însă, se folosește o pereche de grupuri chimice – azide (în care trei atomi de azot sunt legați unul de altul la rând) și alchine (în care doi atomi de carbon sunt conectați printr-o legătură triplă) – care, în circumstanțele potrivite, vor reacționa pentru a forma o structură numită triazol (un inel cu cinci membri format din două atomi de carbon și trei atomi de azot), rămânând în același timp atașate și de moleculele lor originale. În esență, azida și alchina sunt ca cele două jumătăți ale unei catarame care se îmbină la fix.

Înainte ca Dr. Meldal și Dr. Sharpless să se aplice în mod independent la această chestiune în 2001 și 2002, se știa că reacția dintre azide și alchine funcționează, dar numai încet și cu tendința de a da un amestec de produse. Ei au căutat să schimbe acest lucru și, după un pic de experimente, au descoperit că ionii de cupru îmbunătățesc mult atât viteza, cât și puritatea. Astfel s-a născut chimia clic. Iar pentru procesele pur chimice, abordarea lor a funcționat bine. Rezultatul a îmbunătățit dezvoltarea medicamentelor, ADN secvențierea și crearea de materiale mai bune, pentru a numi doar trei domenii.

Totuși, atunci când chimia se nuanțează în biologie, există o problemă. Ionii de cupru sunt frecvent otrăvitori pentru sistemele biologice. Așa că Dr. Bertozzi a decis să lucreze la o modalitate de a face ca azidele și alchinele să reacționeze fără implicarea lor. Soluția sa, pe care a publicat-o în 2004, a fost de a include jumătatea alchinei din cataramă într-o moleculă care să o supună la presiune și astfel să o facă mai reactivă. Ea a făcut acest lucru prin inserarea atomilor de carbon triplu legați într-un inel cu opt membri. Inelele de atomi de carbon sunt mai stabile atunci când au șase membri. Un inel cu opt membri distorsionează legăturile implicate, de unde și tensiunea.

Pentru a rezolva problema care o interesa în mod special, care era de a studia polimerii de carbohidrați numiți glicani care se găsesc adesea pe suprafețele celulelor, ea a atașat grupări azidă la moleculele de zahăr de tipul celor care formează subunitățile glicanilor și a alimentat celulele cu rezultatul. Așa cum spera, aceste zaharuri modificate au fost încorporate în glicani. Ea a putut apoi să atașeze molecule de marcare fluorescente la acești glicani, odată ce aceștia au fost expuși la lumea exterioară, prin montarea unor inele alchene încordate.

O astfel de marcare fluorescentă specifică moleculei este încă o utilizare importantă a chimiei bioortogonale, așa cum a numit Dr. Bertozzi invenția ei, pentru a o distinge de versiunea pe bază de cupru. Acum poate fi folosită nu doar pentru a marca moleculele, ci și pentru a le urmări și a vedea cum interacționează în cadrul unei celule. Printre altele, acest lucru permite o mai bună înțelegere a proceselor care stau la baza fiecărei boli în parte și poate fi folosit, de asemenea, pentru a ajuta la dezvoltarea de medicamente. Prin urmare, chimia click și ramura sa bioortogonală se numără printre cele mai importante invenții chimice ale secolului XXI, iar inventatorii lor sunt cu siguranță câștigători demni de acest premiu. ■