分子高压锅使坚硬的蛋白质块变软,有助于咬断

时间:2020-04-29 19:54 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

分子高压锅使坚硬的蛋白质块变软,有助于咬断

蛋白质是由胺键连接的氨基酸组成的。酰胺键具有较高的化学稳定性,在键的周围具有平面结构。虽然酰胺键的高稳定性是维持蛋白质功能所不可缺少的,但通过选择性地解离相关的酰胺键将构建块转化为其他一些分子种类是有问题的。

已经有人尝试通过复杂的化学修饰来选择性扭曲来控制特定酰胺键的反应活性。通过多步有机合成得到了一些具有双酰胺键的模型化合物,并证明了它们的高反应活性。据推测,这些扭曲的酰胺键在体内也有很高的反应活性。在自溶和剪接过程中,一些蛋白质似乎通过扭曲特定的酰胺键而被选择性地裂解。与人工合成的模型化合物不同,这些蛋白质被认为是利用非共价相互作用来扭曲它们的酰胺键。多年来,东京大学(University of Tokyo)和分子科学研究所(Institute For Molecular Science)的研究人员一直在制造通过非共价相互作用自组装的分子笼。他们利用分子笼来限制酰胺分子,即类似于小块蛋白质的分子,并通过在笼内加压来挤压酰胺键。

研究人员在本文中报道了具有平面结构且在自由空间中惰性的酰胺键可以被扭曲,将其封闭在分子笼中可以激活(如图所示)。当目标酰胺类化合物和分子笼在水溶液中混合加热时,笼对酰胺类化合物进行了限制。单晶x射线结构分析表明,笼中含有两个结构扭曲的酰胺类化合物。酰胺键周围的扭转角达到34度。扭曲靶的水解反应速率提高了5倍。研究人员成功地创造了一种新的人造酶,这种酶具有一种此前未被开发的机制,可以限制和扭曲目标分子,激活特定的化学键。

研究人员还成功地通过限制未参与反应的“填塞分子”与笼中的目标分子一起,改变了目标分子的反应活性,从而精确地控制了酰胺键的扭曲程度。没有填料分子,两个目标酰胺被限制在一个笼中。两个目标之一扭曲,另一个保持平面。相反,当锥形填料混合后,再与目标物一起放入一个笼中,目标物仍然是平面的。当一个平面的填料分子与靶体发生接触时,填料使靶体的形状发生扭转。研究人员调查了这两种情况下的水解反应速率,发现平面填料(扭曲目标)使水解速率加快了14倍,而圆锥形填料(平面目标)使水解速率加快了3倍。填充分子使研究人员能够精确地调整反应速率。这是一项前所未有的成就,在以前的研究中从未发现过。本研究为惰性分子的活化提供了一种新的方法,可应用于多种有机反应。

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研究人员发现,这种酰胺分子可以通过在笼内扭转而激活,而不需要繁琐的化学修饰过程。“我们正在寻找一种新型的笼,它能以更高的效率激活目标,并将其应用于其他类别的目标分子。”利用我们的新笼子,我们将开发惰性分子的新型活化方法。在未来,我们的笼子将被用作催化剂,它可以选择性地挤压和激活目标分子的特定键,也可以作为在体内工作的前药物的激活剂。”藤田说。

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