Kimiawan MIT Sintesis Molekul dari Tumbuhan yang Berpotensi Menjadi Obat

Tim peneliti dari MIT berhasil mengembangkan cara baru untuk mensintesis molekul kompleks yang awalnya diisolasi dari tumbuhan dan berpotensi digunakan sebagai antibiotik, pereda nyeri, atau obat kanker. Molekul ini dikenal dengan nama oligocyclotryptamines, yang terdiri dari beberapa struktur cincin yang disebut cyclotryptamine, yang terhubung satu sama lain melalui ikatan karbon-karbon.

Sebelumnya, hanya sedikit sekali jumlah senyawa ini yang tersedia di alam, dan proses sintesisnya di laboratorium terbukti sangat sulit. Namun, tim dari MIT berhasil menemukan cara untuk menambahkan komponen turunan tryptamine pada molekul secara bertahap, memungkinkan tim peneliti untuk merakit cincin-cincin ini dengan presisi dan mengontrol orientasi 3D dari setiap komponen serta produk akhirnya.

Selain memungkinkan ilmuwan untuk mensintesis oligocyclotryptamines yang ditemukan di tumbuhan, pendekatan ini juga bisa digunakan untuk menghasilkan varian baru yang mungkin memiliki sifat medis yang lebih baik atau sebagai alat molekuler untuk membantu mengungkap mekanisme kerja senyawa ini.

Sintesis Molekul dengan Fusi Cincin

Oligocyclotryptamines termasuk dalam kelompok molekul yang disebut alkaloid—senyawa organik yang mengandung nitrogen yang sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan. Setidaknya ada delapan jenis oligocyclotryptamines yang telah diisolasi dari genus tumbuhan berbunga yang dikenal sebagai Psychotria, yang sebagian besar ditemukan di hutan tropis.

Sejak tahun 1950-an, para ilmuwan telah mempelajari struktur dan sintesis dari dimer cyclotryptamines, yang terdiri dari dua subunit cyclotryptamine. Namun, hingga saat ini, belum ada yang mampu mensintesis oligocyclotryptamines terbesar, yang memiliki enam atau tujuh cincin yang menyatu.

Salah satu tantangan dalam sintesis molekul ini adalah tahap pembentukan ikatan antara atom karbon dari satu subunit turunan tryptamine ke atom karbon dari subunit berikutnya. Oligocyclotryptamines memiliki dua jenis ikatan ini, yang masing-masing mengandung setidaknya satu atom karbon yang terhubung dengan empat atom karbon lainnya. Kerumitan ini membuat atom-atom karbon tersebut kurang mudah bereaksi, dan mengontrol stereokimia—orientasi atom-atom di sekitar karbon—di semua titik ini menjadi tantangan besar.

Laboratorium Movassaghi telah lama mengembangkan cara untuk membentuk ikatan karbon-karbon antara atom karbon yang sudah padat dengan atom lainnya. Pada tahun 2011, tim peneliti menemukan metode yang melibatkan transformasi dua atom karbon menjadi radikal karbon (atom karbon dengan satu elektron yang tidak berpasangan) dan mengarahkan penyatuannya.

Dengan menggunakan pendekatan ini, tim peneliti berhasil membuat molekul dengan enam atau tujuh cincin cyclotryptamine, yang belum pernah dilakukan sebelumnya. Hal ini memungkinkan tim untuk menghasilkan cukup banyak senyawa ini agar dapat diteliti lebih lanjut mengenai aktivitas terapeutiknya.

Pendekatan ini juga memungkinkan pembuatan senyawa baru dengan mengganti subunit cyclotryptamine dengan variasi yang sedikit berbeda, yang mungkin memiliki sifat yang lebih baik sebagai obat.

Referensi:

[1] https://news.mit.edu/2024/mit-chemists-synthesize-plant-derived-molecules-holding-potential-pharmaceuticals-0812, diakses pada 16 Agustus 2024

[2] Tony Z. Scott, Mohammad Movassaghi. Unified, Biosynthesis-Inspired, Completely Stereocontrolled Total Synthesis of All Highest-Order [n + 1] Oligocyclotryptamine Alkaloids. Journal of the American Chemical Society, 2024; DOI: 10.1021/jacs.4c07705