Julius Rebek Jr. (nacido Gyula Rebek el 11 de abril de 1944) es un químico húngaro-estadounidense y experto en autoensamblaje molecular .
Rebek nació en Beregszász, Reino de Hungría , (actual Berehove , Ucrania), que en ese momento formaba parte de Hungría , en 1944 y vivió en Austria de 1945 a 1949. En 1949 él y su familia emigró a los Estados Unidos. y se instaló en Topeka, Kansas , donde se graduó Escuela secundaria Highland Park. Rebek se graduó de la Universidad de Kansas con una licenciatura en química. Rebek recibió su Maestría en Artes y su Ph.D. en química orgánica del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1970. Allí estudió péptidos con DS Kemp .
Rebek fue profesor asistente en la Universidad de California en Los Ángeles de 1970 a 1976. Allí desarrolló la prueba de tres fases para productos intermedios reactivos . En 1976, se trasladó a la Universidad de Pittsburgh , donde desarrolló estructuras en forma de hendiduras para estudios de reconocimiento molecular . [ se necesita aclaración ] En 1989 regresó al MIT, donde se convirtió en profesor Camille Dreyfus de Química e ideó moléculas sintéticas y autorreplicantes . En julio de 1996, trasladó su grupo de investigación al Instituto de Investigación Scripps para convertirse en director del Instituto Skaggs de Biología Química, donde continúa trabajando en reconocimiento molecular y sistemas de autoensamblaje.
Rebek es miembro de la Academia Nacional de Ciencias .
La investigación independiente de Rebek comenzó en la década de 1970 con un método para detectar intermediarios reactivos. Esto se inventó mediante la aplicación de reactivos unidos a polímeros . Un precursor del intermedio reactivo se unió covalentemente a una fase sólida mientras que se unió una trampa a un segundo soporte de este tipo. Cuando la transferencia tiene lugar entre las fases sólidas, se requiere la existencia de un intermedio reactivo, libre en solución como se muestra a continuación. Entre las especies reactivas detectadas por esta "Prueba de Tres Fases" se encontraban el ciclobutadieno, el oxígeno singlete, el metafosfato monomérico y los acil imidazoles.
En 1978 se ideó un modelo del principio de Pauling : catálisis por unión máxima al estado de transición. Se eligió un proceso físico, la racemización del bipiridilo . La estructura de transición presenta anillos de arilo coplanares y una fuerza de unión específica (la quelación de un metal por bipiridilo) y muestra una atracción máxima de metal/ligando en la geometría coplanar. [1] El enlace biarilo actúa como un punto de apoyo y la unión induce una tensión mecánica en otras partes de la molécula. Esta fue una de las primeras máquinas moleculares, un rotor.
Otros bipiridilos y bifenilos se diseñaron en la década de 1980 como modelos sintéticos de efectos alostéricos que se muestran a continuación. Uno de ellos incluía dos sitios de unión idénticos y acoplados mecánicamente y mostró cooperatividad positiva en la unión de compuestos de mercurio covalentes. [2] [3] Los rotores siguen siendo los modelos químicos más frecuentes para los efectos alostéricos y están presentes en muchas de las máquinas moleculares que se utilizan en otros laboratorios en la actualidad.
Los esfuerzos en reconocimiento molecular en la década de 1980 condujeron a formas similares a hendiduras [4] para el reconocimiento de iones y especialmente objetivos no iónicos. Utilizando derivados del triácido de Kemp, Rebek organizó grupos funcionales que "convergían" para crear un sitio de reconocimiento. Arriba se muestra una bisimida que quela la adenina en agua. [5] Las versiones con grupos carboxilo [6] se utilizaron ampliamente en otros lugares como modelos para metaloenzimas (las estructuras XDK) [7] y en el laboratorio de Rebek para investigar efectos estereoelectrónicos .
En 1990, estos estudios culminaron en una síntesis autocomplementaria que sirvió de modelo para su propia formación. Mostró autocatálisis basada en el reconocimiento molecular y fue el primer sistema sintético que mostró un signo primitivo de vida: la autorreplicación. Tjivikua, T.; Ballester, P.; Rebek, J. (1990). "Sistema autorreplicante". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 112 (3). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 1249-1250. doi :10.1021/ja00159a057. ISSN 0002-7863.La plantilla agarra los reactivos mediante enlaces de hidrógeno en ambos extremos como se indica a continuación. La "receta" autocomplementaria se ha incorporado universalmente en sistemas autorreplicantes sintetizados en otros grupos de investigación.
Philip Ball en su libro Designing the Molecular World , sostiene que las moléculas autorreplicantes de Rebek comparten algunos criterios tanto con los ácidos nucleicos como con las proteínas y, además, "sus replicaciones operan según un nuevo tipo de interacción molecular en lugar de imitar el emparejamiento de bases complementarias de ácidos nucleicos. Se podría ver esto como una indicación de que tal vez el ADN no es la condición sine qua non de la vida, de modo que se podrían concebir organismos que 'vivan' de acuerdo con principios moleculares completamente diferentes". Sugiere que Rebek ha sido capaz de perseguir la idea de "evolución" molecular mediante la fabricación de replicadores artificiales que pueden ser mutados... El considerable entusiasmo que ha recibido el trabajo de Julius Rebek está inspirado en parte por las posibilidades que plantea para explorar el tipo de de los procesos químicos que llevaron a la aparición de la vida en nuestro planeta".
El etólogo británico Richard Dawkins en su libro River out of Eden sugiere que las moléculas replicantes de Rebek "plantean la posibilidad de que otros mundos tengan una evolución paralela [a la de la Tierra] pero con una base química fundamentalmente diferente".
A través de la colaboración con Javier de Mendoza en 1993, Rebek logró crear una cápsula autoensamblable. Estos se forman de manera reversible al rodear completamente objetivos de moléculas pequeñas [8] y se han convertido en una herramienta versátil de la química orgánica física moderna . Existen en solución en equilibrio y en condiciones ambientales. Actúan como cámaras de reacción nanométricas, como medios para estabilizar reactivos, como fuentes de "complejos dentro de complejos" y como espacios donde se han creado nuevas formas de estereoquímica. También inspiraron la encapsulación en otros grupos de investigación que utilizan interacciones metal-ligando para el autoensamblaje. Arriba se muestra una cápsula cilíndrica de dimensiones nanométricas [9] ; selecciona invitados congruentes individualmente o en parejas cuando el espacio interior está adecuadamente lleno.
Richard Dawkins escribe sobre la autocatálisis como una posible explicación de la abiogénesis en su libro de 2004 The Ancestor's Tale . [ cita necesaria ] Cita experimentos realizados por Julius Rebek y sus colegas en el Instituto de Investigación Scripps en California en los que combinaron amino adenosina y éster de pentafluorofenilo con el autocatalizador éster triácido de amino adenosina (AATE). Un sistema del experimento contenía variantes de AATE que catalizaban su propia síntesis. Este experimento demostró la posibilidad de que los autocatalizadores pudieran competir dentro de una población de entidades con herencia, lo que podría interpretarse como una forma rudimentaria de selección natural. [ cita necesaria ]
En los últimos años, Rebek se ha dedicado a la mimética de superficies de proteínas sintéticas. [10] A través de una colaboración con Tamas Bartfai , estos muestran una actividad biológica prometedora en modelos animales de enfermedades.