O químico Pier Alexandre Chemicagne, do Instituto de Tecnologia de Nova Jersey, recebeu um Prêmio de Carreira da Fundação Science da National Science para promover o entendimento de moléculas contendo enxofre que são essenciais para a defesa e a saúde celular, mas se transformam tão rapidamente em diferentes compostos-dentro de frações de um segundo-que os cientistas lutam para entendê-los.
O prêmio de US $ 785.000 apoiará o projeto da Champagne para desenvolver novas ferramentas para produzir essas moléculas de mudança rápida para o estudo, enquanto usam métodos computacionais avançados para prever seu comportamento. Além disso, o prêmio apoiará iniciativas educacionais para aprimorar o aprendizado de química orgânica.
“Os compostos de enxofre são surpreendentemente prevalentes e importantes em biologia”, disse Champagne, professor assistente em Departamento de Química e Ciência Ambiental da NJIT. “Eles servem como agentes sinalizadores, como moduladores da atividade enzimática e até como antioxidantes. No entanto, muitos desses compostos são as chamadas ‘espécies reativas de enxofre’-o que significa que são moléculas transitórias, muitas vezes instáveis que não conseguimos isolar para estudar suas propriedades.”
O projeto baseia -se na pesquisa do champanhe sobre polissulfetos – longas cadeias de átomos de enxofre que seu laboratório começou a investigar em 2020. Esse trabalho inicial, apoiado pelo Fundo de Pesquisa em Petróleo da American Sociedade Chemical Society, revelou lacunas importantes na compreensão científica desses compostos encontrados em muitas áreas da química, da ciência dos poliméricos à biocímica.
“Não apreciei na época a importância das moléculas contendo enxofre para as células de mamíferos e o quão mal entendemos seus papéis”, disse Champagne. “Nossa abordagem experimental e computacional combinada pode oferecer uma nova maneira de enfrentar esses desafios”.
Para enfrentar o desafio, a equipe de champanhe está desenvolvendo compostos sintéticos, ou “doadores”, de espécies reativas de enxofre que podem liberar essas moléculas em condições controladas usando a ativação da luz. A equipe planeja projetar esses doadores usando estruturas moleculares sensíveis à luz especializadas chamadas fotocagas Bodipy, que permitirão estudos sobre a reatividade e os efeitos bioquímicos de diferentes tipos de compostos de enxofre-incluindo persulfetos e hidrotrissulfídeos-que são cruciais para a química celular.
“Nosso projeto emprega duas abordagens gratuitas”, disse Champagne. “Estamos fazendo novos doadores de espécies reativas de enxofre que podem liberar o composto de interesse sob condições específicas e explorar seus padrões de reatividade intrínseca usando a química computacional. Juntos, as idéias que geramos através de experimentos e cálculos podem esclarecer os papéis que essas moléculas podem desempenhar”.
Champagne diz o laboratório dele Os métodos computacionais ajudarão a prever como essas moléculas se comportam nas células vivas, fornecendo uma imagem mais completa de seus papéis biológicos. A pesquisa pode melhorar a compreensão de como as moléculas contendo enxofre ajudam as células a combater o estresse oxidativo-uma forma de dano celular ligado ao envelhecimento, doenças cardíacas e outras condições médicas.
“O que o campo precisa é um afluxo de novas plataformas de doadores não apenas para estudar as espécies reativas de enxofre que são de interesse agora, mas para permitir o estudo de futuros compostos ainda mais subexplorados”, disse Champagne. “Estou empolgado com as descobertas que faremos com o apoio da NSF.”
O Prêmio de Carreira também apoiará a expansão de Visualize a química orgânica – Uma plataforma educacional on -line que o laboratório de champanhe criou para aprimorar a alfabetização de química orgânica por meio de animações e tutoriais interativos.
O projeto, “Avançar o entendimento químico de espécies reativas de enxofre através de doadores fotoativados e ferramentas computacionais”. será realizado de setembro de 2025 a agosto de 2030. O prêmio é financiado pelo programa de mecanismo, função e propriedades químicas da NSF da Divisão de Química.