Abiotic reactions promoted by the cell machinery PART A

Abstract

The development of new-to-nature, non-enzymatic biocompatible reactions that interact with the metabolism of living systems represents an emerging field at the interface of chemical synthesis and synthetic biology. These reactions could be used to access novel synthetic routes, and they have potential applications in biomedicine and biology. In this Degree Final Project, we report the discovery of a Meerwein arylation reaction between diazonium salts and naphthoquinone derivatives promoted by living cells. The process has been carried out in mammalian cells (HeLa and A549) and E. coli, and it has been found to proceed in isolated mitochondria and mitochondria lysates. Low-weight biological reductants such as NADH, glutathione and ascorbate promote the reaction in abiotic media. Finally, preliminary studies to expand the scope of this transformation to other diazonium salts or other radical acceptor partners have been undertaken, opening the door to interesting structures like benzothiophenes and phenanthrenes.

El desarrollo de reacciones biocompatibles no enzimáticas nuevas en la naturaleza que interactúan con el metabolismo de los sistemas vivos representa un campo emergente en la interfase entre la síntesis química y la biología sintética. Estas reacciones podrían utilizarse para acceder a nuevas rutas sintéticas, y tienen aplicaciones potenciales en biomedicina y biología. En este Trabajo de Fin de Grado, se describe el descubrimiento de una reacción de arilación de Meerwein entre sales de diazonio y derivados de la naftoquinona inducida por células vivas. El proceso se ha llevado a cabo en células de mamífero (HeLa y A549) y E. coli, y se ha observado que tiene lugar en mitocondrias aisladas y lisados de mitocondrias. Los reductores biológicos de bajo peso molecular como el NADH, el glutatión y el ascorbato favorecen la reacción en medios abióticos. Finalmente, se han llevado a cabo estudios preliminares para ampliar el alcance de esta transformación a otras sales de diazonio u otros sustratos aceptores de radicales, abriendo la puerta a estructuras interesantes como los benzotiofenos y los fenantrenos.

O desenvolvemento de reaccións biocompatibles non enzimáticas novas na natureza que interactúan co metabolismo dos sistemas vivos representa un campo emerxente na interfase entre a síntese química e a bioloxía sintética. Estas reaccións poderían utilizarse para acceder a novas vías sintéticas, e teñen aplicacións potenciais en biomedicina e bioloxía. Neste Traballo de Fin de Grao, descríbese o descubrimento dunha reacción de arilación de Meerwein entre sales de diazonio e derivados da naftoquinona inducida por células vivas. O proceso levouse a cabo en células de mamífero (HeLa e A549) e E. coli, e observouse que ten lugar en mitocondrias illadas e lisados de mitocondrias. Os redutores biolóxicos de baixo peso molecular coma o NADH, o glutatión e o ascorbato favorecen a reacción en medios abióticos. Finalmente, realizáronse estudos preliminares para ampliar o alcance desta transformación a outras sales de diazonio ou outros substratos aceptores de radicais, abrindo a porta a estruturas interesantes coma os benzotiofenos e os fenantrenos.