Redesigning the Molecules of Life

شیمیدان آلی به ندرت با یک \"توضیح\" ساده در مورد واکنش پذیری مولکول های آلی راضی می شود. در عوض، شیمیدان می خواهد یک قدم فراتر برود، تا با تغییر ساختار مولکول ها به روشی کنترل شده، رفتار مولکول ها را "کنترل" کند. این، در واقع، یک تعریف نسبتاً دقیق از «درک» است، زیرا به «پیش‌بینی» رفتار از ساختار (یا ساختار از رفتار) نیاز دارد. اما همچنین خواسته های فنی را برای شیمیدان ایجاد می کند. او باید بتواند مولکول هایی را که مطالعه می کند سنتز کند، آنها را در سطح اتمی تفکیک ساختاری مشخص کند، و سپس رفتار آنها را با دقتی که توضیحش می خواهد اندازه گیری کند. شیمی بیولوژیکی مشکلات خاصی را در این زمینه ایجاد می کند. اگرچه ابزارهای سنتز، خالص‌سازی و توصیف ساختاری در حال حاضر برای دستکاری درشت مولکول‌های بیولوژیکی نسبتاً بزرگ (به ویژه پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک) در دسترس هستند، نظریه حمایت از این دستکاری‌ها ناکافی است. ما مطمئناً به اندازه کافی نمی دانیم که به طور کلی رفتار ماکرومولکول های بیولوژیکی را کنترل کنیم. بدتر از آن، روشن نیست که ما به اندازه کافی برای طراحی مولکول های مصنوعی برای گسترش درک خود در مورد چگونگی کنترل واکنش پذیری در چنین ماکرومولکول های بیولوژیکی می دانیم. با شروع از ابتدا، الیگوپپتیدهای زیادی برای ساختن وجود دارد. با شروع از پروتئین های بومی، جهش های ساختاری زیادی وجود دارد که ممکن است معرفی شوند.

The organic chemist is rarely satisfied by a simple "explanation" of the reactivity of organic molecules. Rather, the chemist wants to go one step further, to "control" the behavior of molecules by altering their structure in a controlled way. This is, in fact, a rather stringent definition of "understanding," as it requires the "prediction" of behavior from structure (or structure from behavior). But it also places technical demands on the chemist. He must be able to synthesize the molecules he studies, characterize them at the atomic level of structural resolution, and then measure their behaviors to the precision that his explanation demands. Biological chemistry presents special problems in this regard. Although the tools for synthesis, purification, and structural characterization are now available for manipulating rather large biological macromolecules (proteins and nucleic acids in particular), the theory supporting these manipulations is inadequate. We certainly do not know enough to control generally the behavior of biological macromolecules; still worse, it is not clear that we know enough to design synthetic molecules to expand our understanding about how reactivity in such biological macromolecules might be controlled. Starting from scratch, there are simply too many oligopeptides to make; starting from native proteins, there are simply too many structural mutations that might be introduced.