Bioorganokovinska kemija

Bioorganokovinska kemija proučuje biološko aktivne molekule, ki imajo ogljik neposredno vezan na kovino ali polkovino. Že dolgo vemo, kako pomembni so kovinski centri kovin glavnih skupin in prehodnih elementov, pri delovanju encimov in drugih biomolekul. Vendar je le majhen delež kovinskih kompleksov, ki se pojavljajo v naravi ali pa so sintetično pripravljeni v farmacevtski industriji, organokovinskih; to pomeni, da vsebujejo neposredno kovalentno vez med (pol)kovino in ogljikovim atomom. Prvi, in precej časa edini primer bioorganokovinskih spojin, ki se pojavljajo v naravi, so bili kobalaminski kofaktorji (vitamin B12) v različnih oblikah.[1] V 21. stoletju se je z odkritjem novih bioloških sistemov, ki vsebujejo vez med ogljikom in kovino, bioorganokovinska kemija začela hitro razvijati kot poddisciplina bioorganske kemije, ki se giblje med organokovinsko kemijo in biokemijo. Biorganokovinske spojine, ki se pojavljajo v naravi, vsebujejo encime in senzorske proteine. Med njih spadajo tudi sintetične organokovinske spojine, kot so npr. nova zdravila in kontrastna sredstva (tehntecijev-99m sestamibi), ki so prav tako tudi osnova toksikologije organokovinskih kompleksov (npr. metilirano živo srebro).[2][3] Posledično je bioorganokovinska kemija vedno bolj pomembna v medicini in farmaciji.[4]

== V kofaktorjih in protetičnih skupinah

==

Vitamin B12 je prevladujoča vrsta bioorganokovinskih spojin. Vitamin B12 je ime za skupek sorodnih encimskih kofaktorjev, med njimi jih precej vsebuje kobalt-alkilne vezi in so vključeni v biološke reakcije metilacije in 1,2-ogljikove premestitve. Še dolgo po tem, ko je Hodgkin leta 1955 odkril njegovo strukturo, je veljal za edini primer bioorganokovinskega sistema, ki se pojavlja v naravi. Veliko bioorganokovinskih encimov sodeluje v reakcijah, v katerih je vključen ogljikov monoksid. Ogljikov monoksid dehidrogenaza (CODH) katalizira reakcije pretvorbe voda-plin, ki proizvaja CO (skozi nikelj karboksilatni intermediat) za biosintezo acetilkoencima A. Na ta zadnji korak vpliva Ni-Fe encim CO-metilirana acetil-CoA sintaza (ACS). CODH in ACS se velikokrat pojavljata skupaj v tetraedričnem kompleksu, CO se prenese skozi tunel, metilna skupina pa prihaja iz metil kobaltamina.

Hidrogenaze so bioorganokovinske spojine, ki so iz vidika njihovih aktivnih mest, substituirane z Fe-CO substituenti, čeprav CO ligandi v reakcijah ne sodelujejo.[5] Hidrogenaze, ki vsebujejo le železo, imajo aktivno mesto Fe2(μ-SR)2(μ-CO)(CO)2(CN)2 povezano s klastrom 4Fe4S preko premostitvenega tiola. Aktivno mesto [NiFe]-hidrogenaz je opisano z (NC)2(OC)Fe(μ-SR)2Ni(SR)2 (kjer je SR cistein).[6] Hidrogenaze brez FeS imajo nedoločeno aktivno mesto, ki vsebuje Fe(CO)2 center. Biosinteza metana (metanogeneza) v zadnjem koraku vključuje cepitev vezi nikelj-metil v kofaktorju F430. Primer intersticijskega karbida z enoto Fe6C je železo-molibdenov kofaktor (FeMoco) encima nitrogenaze, ki ga najdemo v biologiji.[7][8] Prvi primer naravno prisotne zvrsti aril-kovina je kleščast kompleks, ki vsebuje vez nikelj-aril in so ga odkrili na aktivnem mestu laktatne racemaze. [9]