科学者は最終的に1958年からビタミンB1仮説を確認しました

化学者は、水中の反応性分子を安定化することにより、ビタミンB1に関する67年前の理論を確認しました – 偉業は不可能です。この発見は、生化学的ミステリーを解決するだけでなく、医薬品を作るより環境に優しい、より効率的な方法への扉を開きます。

問題の分子はカルベンであり、6つの原子価電子しかない炭素原子の一種です。一般的に、炭素は安定しており、その周りに8つの電子があります。 6つの電子のみがあるため、化学的に不安定で非常に反応性があります。水中では、通常は即座に分解します。しかし、何十年もの間、科学者は、チアミンとしても知られるビタミンB1が、私たちの細胞にカルベン様構造を形成して体内で重要な反応を実行する可能性があると疑ってきました。

今、初めて、研究者は水中で安定したカルベンを生成しただけでなく、それを分離し、チューブに密封し、数ヶ月間そのままでいるのを見ました。この発見は、Science Advancesで公開された新しい論文に記録されています。

「誰もが水中で安定したカルベンを観察することができたのはこれが初めてです」と、UC Riversideの化学教授であり、対応する論文の著者であるVincent Lavallo氏は述べています。 「人々はこれがクレイジーなアイデアだと思った。しかし、結局のところ、ブレスローは正しかった。」

参照は、1958年にビタミンB1がカルベンに変換して体内の生化学的変換を促進できることを提案したコロンビア大学の化学者であるロナルド・ブレスローへの言及です。 Breslowのアイデアは説得力がありましたが、カルベンは非常に不安定でした – 特に水中 – は、彼らが実際に生物学的環境に存在していることを証明することはできませんでした。

Lavalloのチームは、カルベンを「鎧のスーツ」と呼ぶものに包むことで成功しました。これは、それらが水や他の分子から反応性中心を保護する実験室で合成した分子です。結果として生じる構造は、核磁気共鳴分光法とX線結晶学で研究するのに十分安定しています。このようなカルベンが水に存在する可能性があるという決定的な証拠を提供します。

「歴史的理論を追いかけるのではなく、化学を探求するためにこれらの反応性分子を作っていました」と、UCRの大学院生として研究を完了し、現在UCLAのポスドク研究者である最初の著者Varun Raviprolu氏は述べています。 「しかし、私たちの仕事は、ブレスローが何年も前に提案したものを正確に確認することになっていることがわかりました。」

生化学的仮説を確認するだけでなく、発見には実際的な意味があります。カルベンは、多くの場合、金属ベースの触媒で「リガンド」またはサポート構造として使用されます。これは、医薬品、燃料、およびその他の材料を生産するために使用される化学的採用です。これらのプロセスのほとんどは、有毒な有機溶媒に依存しています。水中でカルベンを安定化する研究者の方法は、それらの反応をより清潔で、より安価で、より安全にするのに役立ちます。

「水は理想的な溶媒です。それは豊富で、毒性がなく、環境に優しいです」とラビプロルは言いました。 「これらの強力な触媒を水中で動作させることができれば、それはより環境に優しい化学への大きな一歩です。」

このような活性的な中間分子を生成し、水中で生存できることを知ることは、科学者が、ほとんどが水でできている細胞で自然に起こる化学の種類を模倣することに一歩近づくことにもなります。

「このように、私たちが隔離することができなかった他の反応性中間体があります」とラバロは言いました。 「私たちのような保護戦略を使用して、私たちは最終的にそれらを見て、それらから学ぶことができるかもしれません。」

カルベンの設計に20年を費やしてきたラバロにとって、その瞬間は専門的で個人的なものです。

「わずか30年前、人々はこれらの分子を作ることさえできないと思った」と彼は言った。 「今、私たちはそれらを水で瓶詰めすることができます。ブレスローが何年も前に言ったこと – 彼は正しかった。」

ラビプロルにとって、この発見は科学的研究と発見に忍耐するためのリマインダーとして機能します。

「科学に投資し続けると、今日は不可能と思われるものが明日可能かもしれない」と彼は言った。

Raviprolu VT、Gregory A、Banda I、McArthur SG、McArthur SE、Goddard WA 3rd、Musgrave CB 3rd、Lavallo V.
Breslowの仮説の確認：液体水中の炭素安定。
Sci Adv。 2025年4月11日; 11（15）：EADR9681。 doi： 10.1126/sciadv.adr9681