Jump to content

Молекулярный пинцет

Рисунок 1. Тринитрофлуорен, связанный молекулярным пинцетом, о котором сообщили Лен и его коллеги. [ 1 ]
Рисунок 2. Фуллерен , связанный в баки-ловушке посредством ароматических стекинг-взаимодействий . [ 2 ]

Молекулярные пинцеты и молекулярные зажимы хозяева представляют собой молекулы- с открытыми полостями, способными связывать молекулы-гости. [ 3 ] Открытая полость молекулярного пинцета может связывать гостей с помощью нековалентной связи, которая включает водородную связь , координацию металлов , гидрофобные силы , силы Ван-дер-Ваальса , π-π-взаимодействия и/или электростатические эффекты. Эти комплексы представляют собой подмножество макроциклических молекулярных рецепторов , и их структура такова, что два «плеча», связывающие между собой молекулу-гость, соединены только на одном конце, что приводит к определенной гибкости этих молекул рецептора (модель индуцированного соответствия).

Термин «молекулярный пинцет» впервые использовал Уитлок. [ 4 ] Класс хостов был разработан и популяризирован Циммерманом в середине 1980-х - начале 1990-х годов. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] а позже Клернер. [ 8 ]

Некоторые молекулярные пинцеты связывают ароматических гостей. [ 1 ] Эти молекулярные пинцеты состоят из пары антраценовых рычагов, удерживаемых на расстоянии, которое позволяет ароматическим гостям получать π–π-взаимодействия от обоих (см. Рисунок). Другие молекулярные пинцеты содержат пару связанных порфиринов . [ 9 ]

Еще один тип молекулярных пинцетов связывает фуллерены . [ 2 ] Такие « бакикетчеры » состоят из двух кораннуленовых клешней, которые дополняют поверхность выпуклого фуллеренового гостя (рис. 2). ( Константа ассоциации Ka ) 8600 M. −1 был рассчитан с использованием 1 H ЯМР спектроскопия .

Штёрмер и его коллеги описали щели, способные захватывать молекулы циклогексана или хлороформа. Интересно, что пи-взаимодействия сыграли ключевую роль в захвате гостей, а также в скорости образования расщелин. [ 10 ]

Рисунок 3. Алифатическая боковая цепь лизина, связанная внутри полости пинцета с фосфатзамещенным молекулярным бензолом посредством электростатических, CH-p и гидрофобных взаимодействий, о которых сообщили Клернер, Шредер и коллеги. [9,10]

Водорастворимые фосфатзамещенные молекулярные пинцеты, состоящие из чередующихся фенильных и норборненильных заместителей, связываются с положительно заряженными алифатическими боковыми цепями основных аминокислот, таких как лизин и аргинин (рис. 3). [ 11 ] [ 12 ] Подобные соединения, называемые «молекулярными зажимами», боковые стенки которых скорее плоские, чем выпуклые, предпочитают заключать плоские пиридиниевые кольца (например, никотинамидное кольцо НАД(Ф)+) между своими плоскими нафталиновыми боковыми стенками (рис. 4). [ 13 ] Эти взаимоисключающие способы связывания делают эти соединения ценными инструментами для исследования важнейших биологических взаимодействий боковых цепей основных аминокислот в пептидах и белках, а также НАД(Ф). + и подобные кофакторы. Например, оба типа соединений ингибируют реакции окисления этанола алкогольдегидрогеназой или глюкозо-6-фосфата глюкозо -6-фосфатдегидрогеназой . [ 14 ] соответственно.

Рисунок 4. Двойной сэндвич-комплекс «хозяин-гость» фосфатзамещенного молекулярного зажима и никотинамидадениндинуклеотида (NAD + , кофактор многих окислительно-восстановительных ферментов). Никотинамидное кольцо (активный центр НАД + ) зажат между боковыми стенками нафталинового зажима, как сообщили Клернер, Шрейдер, Оксенфельд и коллеги. [11]

Молекулярные пинцеты, а не зажимы, эффективно подавляют образование токсичных олигомеров и агрегатов амилоидогенных белков, связанных с различными заболеваниями. Примеры включают белки, участвующие в болезни Альцгеймера – амилоидный β-белок (Aβ) и тау; [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] α-синуклеин, который, как полагают, вызывает болезнь Паркинсона и другие синуклеинопатии. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] и участвует в травме спинного мозга ; [ 22 ] мутантный хантингтин, вызывающий болезнь Хантингтона; [ 23 ] островковый амилоидный полипептид (амилин), который убивает β-клетки поджелудочной железы при диабете 2 типа ; [ 24 ] транстиретин (TTR), который вызывает семейную амилоидную полинейропатию, семейную амилоидную кардиомиопатию и старческий системный амилоидоз; [ 25 ] склонные к агрегации мутанты белка-супрессора опухолей р53 ; [ 26 ] и белки спермы, агрегация которых усиливает ВИЧ- инфекцию. [ 27 ] Важно отметить, что молекулярные пинцеты оказались эффективными и безопасными не только в пробирке, но и на животных моделях различных заболеваний. [ 28 ] [ 29 ] предполагая, что их можно разработать в качестве лекарств против заболеваний, вызванных аномальной агрегацией белков, от которых в настоящее время не существует лечения. Также было показано, что они разрушают мембраны оболочечных вирусов, таких как ВИЧ, герпес и гепатит С. [ 27 ] что делает их хорошими кандидатами для разработки микробицидов.

Приведенные выше примеры показывают потенциальную реакционную способность и специфичность этих молекул. Полость для связывания между боковыми концами пинцета может развиваться для связывания с подходящим гостем с высокой специфичностью, в зависимости от конфигурации пинцета. Это делает этот класс макромолекул по-настоящему синтетическими молекулярными рецепторами, имеющими важное применение в биологии и медицине. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б А. Петижан; Р.Г. Хури; Н. Кирицакас; Дж. М. Лен (2004). «Динамические устройства. Переключение формы и связывание подложки в ионно-управляемых наномеханических молекулярных пинцетах». Дж. Ам. хим. Соц. 126 (21): 6637–6647. дои : 10.1021/ja031915r . ПМИД   15161291 .
  2. ^ Перейти обратно: а б А. Сыгула; Ф.Р. Фрончек; Р. Сыгула; П.В. Рабидо; ММ Олмстед (2007). «Двойной вогнутый углеводородный ловец». Дж. Ам. хим. Соц. 129 (13): 3842–3843. дои : 10.1021/ja070616p . ПМИД   17348661 . S2CID   25154754 .
  3. ^ Ардуэн-Леруж, М.; Юдомм, П.; Салле, М. (2011). «Молекулярные зажимы и пинцеты для нейтральных гостей» (PDF) . Обзоры химического общества . 40 (1): 30–43. дои : 10.1039/B915145C . ПМИД   21038068 .
  4. ^ Чен К.-В.; Уитлок Х.В. «Молекулярный пинцет - простая модель бифункциональной интеркаляции», J. Am. хим. Соц. 1978, 100, 4921
  5. ^ Циммерман, Южная Каролина; ВанЗил, CM «Жесткие молекулярные пинцеты: синтез, характеристика и химия комплексообразования диакридина», J. Am. хим. Соц. 1987, 109, 7894.
  6. ^ Циммерман, Южная Каролина; Ву, В. «Жесткий молекулярный пинцет с активным центром карбоновой кислоты: исключительно эффективный рецептор аденина в органическом растворителе», J. Am. хим. Соц. 1989, 111, 8054.
  7. ^ Циммерман, SC «Жесткие молекулярные пинцеты как хозяева для комплексообразования нейтральных гостей», Вверх. Курс. хим. 1993, 165, 71.
  8. ^ Ф.-Г. Клернер и Б. Калерт (2003). «Молекулярные пинцеты и зажимы как синтетические рецепторы. Молекулярное распознавание и динамика в рецептор-субстратных комплексах». Акк. хим. Рез. 36 (12): 919–932. дои : 10.1021/ar0200448 . ПМИД   14674783 . S2CID   29313731 .
  9. ^ С. Хуан; Н. Фудзиока; Г. Пескителли; Ф. Коэн; РТ Уильямсон; К. Наканиши; Н. Берова (2002). «Абсолютные конфигурационные назначения вторичных аминов с помощью CD-чувствительного димерного цинк-порфиринового хозяина». Дж. Ам. хим. Соц. 124 (17): 10320–10335. дои : 10.1021/ja020520p . ПМИД   12197735 . S2CID   33852448 .
  10. ^ Стермер, Мартин Дж.; Викрамасингхе, Васанта А.; Байриэль, Карл А.; Хоклесс, Дэвид CR; Скелтон, Брайан В.; Соболев Александр Н.; Уайт, Аллан Х.; Мак, Джеффри Ю.В.; Фэрли, Дэвид П. (08 декабря 2017 г.). «Стереоэлектронные эффекты на разделение диенофилов влияют на синтез молекулярных щелей Дильса-Альдера» (PDF) . Европейский журнал органической химии . 2017 (45): 6793–6796. дои : 10.1002/ejoc.201701319 . ISSN   1099-0690 .
  11. ^ М. Фоккенс, Т. Шрейдер и Ф. Г. Клернер. Молекулярный пинцет для лизина и аргинина. Дж. Ам. хим. Соц. 2005 г.; 127: 14415–14421.
  12. ^ П. Тальберский; Ф. Бастковский; Ф.-Г. Клернер; Т. Шредер (2008). «Молекулярный зажим и пинцет открывают новые механизмы ингибирования ферментов». Дж. Ам. хим. Соц. 130 (30): 9824–9828. дои : 10.1021/ja801441j . ПМИД   18605724 .
  13. ^ Я. Полковска; Ф. Бастковский; Т. Шредер; Ф.-Г. Клернер; Дж. Зиенау; Ф. Козиол; К. Оксенфельд (2009). «Комбинированное экспериментальное и теоретическое исследование рН-зависимого способа связывания НАД+ водорастворимыми молекулярными зажимами». Дж. Физ. Орг. Хим . 22 (30): 779–790. дои : 10.1002/poc.1519 .
  14. ^ М. Кирш; П. Тальберский; Я. Полковска; Ф. Бастковский; Т. Шаллер; Х. де Гроот; Ф.-Г. Клернер; Т. Шрейдер (2009). «Механизм эффективного ингибирования G6PD молекулярным зажимом». Энджью. хим. Межд. Эд. 48 (16): 2886–2890. дои : 10.1002/anie.200806175 . ПМИД   19283805 .
  15. ^ С. Синха, Д.Х.Дж. Лопес, З. Ду, Э.С. Панг, А. Шанмугам, А. Ломакин, П. Тальбирски, А. Теннстедт, К. МакДэниел, Р. Бакши, П. Ю. Куо, М. Эрманн, ГБ Бенедек, Дж. А. Лу, Ф. Г. Клернер, Т. Шрейдер, К. Ван и Джи Битан. Лизин-специфичные молекулярные пинцеты являются ингибиторами агрегации и токсичности амилоидных белков широкого спектра действия. Дж. Ам. хим. Соц. 2011 г.; 133(42): 16958–16969 .
  16. ^ С. Синха, З. Ду, П. Маити, Ф. Г. Клернер, Т. Шрейдер, К. Ван и Г. Битан. Сравнение трех ингибиторов сборки амилоида: сахарного цилло-инозитола, полифенольного эпигаллокатехин-галлата и молекулярного пинцета CLR01. АКС хим. Неврология. 2012 г.; 3 (6): 451–458 .
  17. ^ X Чжэн, Д. Я. Лю, Ф. Г. Клернер, Т. Шрейдер, Г. Битан и М. Т. Бауэрс. Сборка β-амилоида: эффект молекулярного пинцета CLR01 и CLR03. Дж. Физ. хим. Б, 2015; 119: 4831–4841 .
  18. ^ С. Прабхудесай *, С. Синха *, А. Аттар, А. Котагири, А. Г. Фицморис, Р. Лакшманан, М. И. Иванова, Дж. А. Лу, Ф. Г. Клернер, Т. Шрадер, М. Шталь, Г. Битан # и Дж. М. Бронштейн #. Новый ингибитор нейротоксичности α-синуклеина «Молекулярный пинцет» in vitro и in vivo. Нейротерапия. 2012 г.; 9 (2): 464–476 .
  19. ^ Ачарья С., Сафаи Б.М., Вонгконгкатхеп П., Иванова М.И., Аттар А., Клернер Ф.Г., Шрейдер Т., Лу Дж.А., Битан Г. и Лапидус Л.Дж. Молекулярные основы предотвращения агрегации α-синуклеина с помощью молекулярного пинцета. Ж. Биол. хим. 2014 г.; 289(15): 10727–10737 .
  20. ^ А. Лулла, Л. Барнхилл, Г. Битан, М. И. Иванова, Б. Нгуен, К. О'Доннелл, MC Stahl, C. Ямасиро, Ф. Г. Клернер, Т. Шрейдер, А. Сагасти и Дж. М. Бронштейн, Environ. Перспектива здоровья. 2016 г.; 124: 1766–1775. Архивировано 5 июля 2017 г. в Wayback Machine.
  21. ^ Рихтер, Франциска; Субраманиам, Судхакар Р.; Маген, Иддо; Ли, Патрик; Хейс, Джейн; Аттар, Аида; Чжу, Чунни; Франич, Николас Р.; Бове, Николас (05.06.2017). «Молекулярный пинцет улучшает моторный дефицит у мышей, сверхэкспрессирующих α-синуклеин» . Нейротерапия . 14 (4): 1107–1119. дои : 10.1007/s13311-017-0544-9 . ISSN   1933-7213 . ПМЦ   5722755 . ПМИД   28585223 .
  22. ^ С.М. Фогерсон, А.Дж. ван Бруммен, DJ Буш, С.Р. Аллен, Р. Ройчаудхури, С. Бэнкс, Ф.Г. Клернер, Т. Шрейдер, Г. Битан и Дж. Р. Морган, Снижение накопления синуклеина улучшает выживаемость нейронов после травмы спинного мозга, Exp. Нейрол. 2016 г.; 278: 105–115 .
  23. ^ Фёпель, Тобиас; Браво-Родригес, Кенни; Миттал, Сумит; Вачхараджани, Шиванг; Гнутт, Дэвид; Шарма, Абхишек; Штайнхоф, Энн; Фатоба, Олувасеун; Элрихманн, Гиза (26 апреля 2017 г.). «Ингибирование агрегации экзона-1 гентингтина с помощью молекулярного пинцета CLR01» . Журнал Американского химического общества . 139 (16): 5640–5643. дои : 10.1021/jacs.6b11039 . ISSN   0002-7863 . ПМК   5506490 . ПМИД   28406616 .
  24. ^ DHJ Lopes, A Attar, G Nair, EY Hayden, Z Du, K McDaniel, S Dut, K Bravo-Rodriguez, S Mittal, FG Klärner, C Wang, E Sanchez-Garcia, T Schrader и G Bitan (2015) Молекулярные пинцеты ингибируют сборку и токсичность островкового амилоидного полипептида с помощью нового механизма, ACS Chem. Биол. 2015 г.; 10: 1555–1569 .
  25. ^ Н. Феррейра, А. Перейра-Энрикес, А. Аттар, Ф. Г. Клернер, Т. Шрадер, Г. Битан, Л. Галес, М. Дж. Сарайва и М. Р. Алмейда. Молекулярный пинцет против транстиретинового амилоидоза. Нейротерапия. 2014 г.; 11: 450–461 .
  26. ^ Г. Герцог, М.Д. Шмуэли, Л. Леви, Л. Энгель, Э. Газит, Ф. Г. Клернер, Т. Шрадер, Г. Битан и Д. Сигал. Lys-специфичный молекулярный пинцет CLR01 модулирует агрегацию мутантного ДНК-связывающего домена р53 и ингибирует его токсичность, Биохимия, 2015; 54: 3729–3738 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Э. Лумп, Л. М. Кастеллано, К. Мейер, Дж. Зилигер, Н. Эрвин, Б. Сперлих, К. М. Стюрзель, С. Усмани, Р. М. Хаммонд, Дж. фон Эйнем, Г. Герольд, Ф. Креппель, К. Браво-Родригес, Т. Питшманн, В. М. Холмс, Д. Палеш , О Зирафи, Д. Вайсман, А. Совислок, Б. Веттиг, К. Хайд, Ф. Кирхгоф, Т. Вейль, Ф. Г. Кларнер, Т. Шредер, Г. Битан, Э. Санчес-Гарсия, Р. Винтер, Дж. Шортер и Ян Мюнх, Молекулярный пинцет противодействует семенные амилоиды и ВИЧ-инфекция, eLife, 2015; 4:e05397 .
  28. ^ Аттар, К. Риполи, Э. Риккарди, П. Маити, Д.Д. Ли Пума, Т. Лю, Дж. Хейс, М. Р. Джонс, К. Личти-Кайзер, Ф. Ян, Г. Д. Гейл, Ч. Ценг, М. Тан, К. В. Се, Дж. Л. Штраудингер, Ф. Г. Клернер, Т. Шредер, С.А. Фраучи, К. Грасси и Дж. Битан. Защита первичных нейронов и мозга мышей от патологии Альцгеймера с помощью молекулярного пинцета. Мозг. 2012 г.; 135 (Часть 12): 3735–3748 .
  29. ^ Аттар, W-TC Чан, Ф.Г. Клернер, Т. Шредер и Дж. Битан. Безопасность и фармакологическая характеристика молекулярного пинцета CLR01 – ингибитора токсичности амилоидных белков широкого спектра действия. БМК Фарм. Токс. 2014 г.; 15(23): дои:10.1186/2050-6511-15-23 .
  30. ^ Ф. Г. Клернер и Т. Шредер. Ароматические взаимодействия с помощью молекулярных пинцетов и зажимов в химических и биологических системах. Акк. хим. Рез. 2013 г.; 46: 967–978 .
  31. ^ Аттар и G Битан. Нарушение самосборки и токсичность олигомеров амилоидогенных белков с помощью «молекулярных пинцетов» – от пробирки до животных моделей, Curr. Фарм. Дес. 2014 г.; 20: 2469–2483 .
  32. ^ Т. Шредер, Дж. Битан и Ф.Г. Клернер, Молекулярные пинцеты для лизина и аргинина — мощные ингибиторы патологической агрегации белков, Chem. Коммун. 2016: 52: 11318–11334.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4f9dd96370f61afbdccfdb82b53a5888__1705232160
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4f/88/4f9dd96370f61afbdccfdb82b53a5888.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Molecular tweezers - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)