O ipoteză despre vitamina B1, confirmată după 67 de ani6 min read

Cercetătorii americani au reușit să stabilizeze o moleculă considerată imposibilă într-un mediu apos și au confirmat, astfel, o teorie biochimică veche de 67 de ani.

Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să creeze un carben stabil în apă, să-l izoleze complet, să-l sigileze într-un tub și să-l observe cum rămâne intact timp de luni întregi. Carbenul este o moleculă foarte reactivă, formată dintr-un atom de carbon cu doar șase electroni în jurul său, spre deosebire de opt, cât are în mod normal. Este atât de instabil încât, în prezența apei, de obicei dispare aproape instantaneu. 

Credit foto: Science Advances

Această realizare – considerată până acum imposibilă – a fost publicată recent în revista Science Advances// „Confirmation of Breslow’s hypothesis: A carbene stable in liquid water”, science.org // și confirmă o ipoteză biochimică formulată în urmă cu 67 de ani.

În 1958, chimistul Ronald Breslow, de la Universitatea Columbia, a sugerat că vitamina B1 (cunoscută și ca tiamină) ar putea genera în corp un compus intermediar de tip carben, necesar pentru reacții importante din celulele umane. Ideea era revoluționară, dar greu de testat din punct de vedere experimental, tocmai din cauza instabilității carbenilor. Timp de zeci de ani, nimeni nu a reușit să demonstreze că un astfel de compus poate exista în condiții biologice, mai ales în mediu apos.

Echipa de la Universitatea California din Riverside a reușit exact acest lucru. Cercetătorii au construit o moleculă protectoare, un fel de „costum de protecție” chimic, care izolează carbenul de apă și de alți reactivi. 

Cu această strategie, au putut stabiliza molecula suficient cât să o analizeze în detaliu, cu ajutorul unor metode de laborator avansate precum spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară și cristalografia cu raze X. A fost prima observație directă a unui carben stabil în apă – o reușită care schimbă felul în care pot fi înțelese reacțiile chimice din celule.

Scopul inițial al echipei nu a fost confirmarea ipotezei lui Breslow, ci explorarea chimiei acestor molecule reactive pentru o mai bună înțelegere a comportamentului lor. Rezultatele obținute au dus însă la validarea teoriei formulate în urmă cu peste jumătate de secol. Cercetătorii au demonstrat că un compus considerat până acum imposibil de izolat în apă poate exista și rămâne stabil, ceea ce apropie chimia sintetică de condițiile reale din sistemele biologice.

Descoperirea are și aplicații potențiale în industrie. Carbenii sunt utilizați ca structuri de sprijin în catalizatori metalici, esențiali în procesele de obținere a medicamentelor, combustibililor sau altor materiale. În prezent, astfel de reacții chimice se desfășoară, de regulă, în solvenți organici toxici și costisitori. Posibilitatea de a le realiza în apă – un solvent sigur, ieftin și ecologic – ar putea duce la dezvoltarea unor procese chimice mai sustenabile și mai eficiente.

Mai mult, succesul metodei arată că și alte molecule reactive, considerate imposibil de observat, ar putea fi descoperite și studiate prin strategii similare. Celulele umane sunt alcătuite în mare parte din apă, iar multe procese biologice se bazează pe astfel de compuși intermediari. O mai bună înțelegere a acestor procese ar putea duce la progrese semnificative în biochimie și medicină.

Rezultatul vine după ani de cercetări dedicate acestui tip de molecule și confirmă că idei considerate imposibile pot deveni realitate odată cu dezvoltarea metodelor experimentale. Reușita arată cât de mult poate avansa știința atunci când ipotezele vechi sunt testate cu instrumente noi.