Bioanorganická chémia

História

Paul Ehrlich používal na liečbu syfilisu organoarsény ("arzénové látky"). Tým sa preukázal význam kovov alebo aspoň metaloidov pre medicínu. Potom Rosenberg objavil protirakovinovú aktivitu cisplatiny (cis-PtCl₂(NH₃)₂). Prvým vykryštalizovaným proteínom bola ureáza. Tá má vo svojom aktívnom mieste nikel. Dorothy Hodgkinová kryštalograficky dokázala, že vitamín B₁₂, liek na zhubnú anémiu, má atóm kobaltu v makrocykle korínu. Watsonova-Crickova štruktúra DNA ukázala kľúčovú štrukturálnu úlohu, ktorú zohrávajú polyméry obsahujúce fosfáty.

Oblasti výskumu

Niektoré oblasti záujmu v oblasti výskumu sú:

• Transport a skladovanie iónov kovov: zahŕňa rôznorodý súbor iónových kanálov, iónových púmp (napr. NaKATPáza), vakuol, sideroforov a iných proteínov a malých molekúl, ktorých cieľom je starostlivo kontrolovať koncentráciu iónov kovov v bunke (niekedy označovaných ako metalóm).
• Hydrolázové enzýmy: zahŕňajú rôznorodý súbor proteínov, ktoré interagujú s vodou a substrátmi. Príkladmi tejto triedy metaloproteínov sú karbonická anhydráza, metalofosfatázy a metaloproteinázy.
• Proteíny obsahujúce kovy na prenos elektrónov:
• proteíny železa a síry, ako sú rubredoxíny, ferredoxíny a Rieskeho proteíny
• modré medené proteíny
• cytochrómy
• Kyslíkové transportné a aktivačné proteíny: využívajú kovy, ako je železo, meď a mangán. Hém využívajú červené krvinky vo forme hemoglobínu na prenos kyslíka. Medzi ďalšie systémy na prenos kyslíka patria myoglobín, hemocyanín a hemerytrín. Oxidázy a oxygenázy sú kovové systémy, ktoré sa nachádzajú v celej prírode a ktoré využívajú kyslík na uskutočňovanie dôležitých reakcií, ako je napríklad výroba energie. Niektoré metaloproteíny sú určené na ochranu biologického systému pred potenciálne škodlivými účinkami kyslíka a iných reaktívnych molekúl obsahujúcich kyslík, ako je peroxid vodíka. Doplnkovým metaloproteínom k tým, ktoré reagujú s kyslíkom, je chlorofyl, základ fotosyntézy. Chlorofyl je pigment s uhlíkovým kruhom, podobný iným porfyrínovým pigmentom, ako je napríklad hem. V strede chlórového kruhu sa nachádza horčíkový ión. Tento systém je súčasťou zložitého proteínového mechanizmu, ktorý pri fotosyntéze rastlín produkuje kyslík.
• Biologickými príkladmi organokovových zlúčenín sú bioorganokovové systémy, ako sú hydrogenázy a metylkobalamín. Táto oblasť je viac zameraná na využívanie kovov jednobunkovými organizmami. Bioorganokovové zlúčeniny sú významné v environmentálnej chémii.
• Cesty metabolizmu dusíka: využívajú kovy. Nitrogenáza je jedným z najznámejších metaloproteínov spojených s metabolizmom dusíka. Nedávno sa skúmal kardiovaskulárny a neuronálny význam oxidu dusnatého vrátane enzýmu syntázy oxidu dusnatého. (Pozri tiež: asimilácia dusíka.)
• Kovy v medicíne: ide o štúdium dizajnu a mechanizmu účinku farmaceutických látok obsahujúcich kovy a zlúčenín, ktoré interagujú s endogénnymi iónmi kovov v aktívnych miestach enzýmov. Táto rozmanitá oblasť zahŕňa platinové a ruténiové lieky proti rakovine, chelátové činidlá, zlaté chaperóny pre lieky a gadolíniové kontrastné látky.
• V oblasti duševného zdravia: zistilo sa, že niektoré anorganické zlúčeniny liečia určité poruchy. Napríklad uhličitan lítny sa používa na liečbu mánie pri bipolárnej poruche.