JACS：同手性锆金属有机笼介导氨基酸的对映选择性跨膜转运的人工生物分子通道

先知报道

2021-12-09

天然运输通道（或载体），如水通道蛋白，是一种独特的生物大分子，能够高效地跨膜转运水或离子。该种行为在生物学上是常规的，但在合成系统中很难实现。也许最重要的是，生物分子的对映选择性跨膜转运对化学家和自然系统来说都是一个特别具有挑战性的问题。有鉴于此，上海交通大学的刘燕等研究人员，开发了同手性锆金属有机笼介导氨基酸的对映选择性跨膜转运的人工生物分子通道。

本文要点

1）研究人员提出了一组具有四个三角形开口窗口的同手性锆金属-有机笼作为天然氨基酸对映选择性跨膜转运的人工生物分子通道。

2）这些结构明确的配位笼由六个合成可接近的二硝基衍生手性配体作为间隔物和四个n-Bu3-Cp3Zr3簇作为顶点组装而成，形成四面体形状的结构，其特征是固有的手性空腔装饰有从苯酚到苯醚到冠醚基团介导的一系列特定定位的结合位点。

3）在空间受限的手性微环境中，单分子手性向全局超分子手性的转变伴随着前所未有的手性放大，导致氨基酸的对映体特异性识别。

4）由于高度的结构稳定性和良好的生物相容性，定向非依赖性笼状物可以分子嵌入脂膜，仿生地作为极性残基氨基酸的单分子手性通道，具有以下特性：带有羟基的cage-1优先运输l-天冬酰胺，而带有冠醚的cage-2自发地有利于运输d-精氨酸。

本文研究工作开发了一种新型的自组装系统，它可以模拟自然界中跨膜蛋白的功能，是进一步生物医学应用的理想候选。

参考文献：

Yingguo Li, et al. Artificial Biomolecular Channels: Enantioselective Transmembrane Transport of Amino Acids Mediated by Homochiral Zirconium Metal–Organic Cages. JACS, 2021.

DOI：10.1021/jacs.1c09992

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09992