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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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王德先/王其強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在人工氯離子通道研究方面取得新進(jìn)展
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王德先/王其強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在人工氯離子通道研究方面取得新進(jìn)展 發(fā)布時(shí)間：2024-10-23【字體： 大 中 小 】【打印】 【關(guān)閉】 受天然離子通道蛋白的結(jié)構(gòu)和功能的啟發(fā)，發(fā)展新型人工離子通道一直是非常具有吸引力的研究課題。天然離子通道所展現(xiàn)出的多電導(dǎo)態(tài)行為(或稱亞電導(dǎo)態(tài)行為)是細(xì)胞生理活動(dòng)的重要組成，其產(chǎn)生和調(diào)控機(jī)制尚不清晰。利用人工通道研究亞電導(dǎo)態(tài)的產(chǎn)生和調(diào)控機(jī)制對(duì)于深化理解離子通道的傳輸構(gòu)效關(guān)系至關(guān)重要，并且對(duì)于亞電導(dǎo)行為的調(diào)控具有重要的生理學(xué)意義。 在科技部、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，化學(xué)研究所分子識(shí)別與功能院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王德先/王其強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)構(gòu)建人工氯離子通道方面取得了系列進(jìn)展（J. Am. Chem. Soc. 2020,142,13273-13277;Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62,e202302198;Chem. Commun. 2023, 59,14689-14692;Chem. Eur. J.2024,30,e202304222 (concept review)），為進(jìn)一步探究人工氯離子通道的復(fù)雜功能奠定了基礎(chǔ)。 近期，該團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一例基于氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪骨架的漏斗狀人工單分子通道，實(shí)現(xiàn)了氯離子傳輸誘導(dǎo)的多種電導(dǎo)狀態(tài)的自發(fā)轉(zhuǎn)換和離子傳輸?shù)恼魈匦�。研究團(tuán)隊(duì)模仿天然囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR) 的氯離子傳輸選擇性孔道結(jié)構(gòu)，以含缺電性“V”形空腔的氧雜杯芳烴大環(huán)作為調(diào)控陰離子選擇性的中心單元，在苯環(huán)上沿引入與磷脂膜厚度相匹配的缺電性的酰亞胺片段，在三嗪環(huán)上沿引入L-苯丙氨酸的錨定單元，構(gòu)成不對(duì)稱漏斗狀通道結(jié)構(gòu)。平面脂雙層電生理技術(shù)表明，通道分子存在兩個(gè)穩(wěn)定的可互相轉(zhuǎn)換的電導(dǎo)態(tài)(L1和L2)， 其中L1總是優(yōu)先出現(xiàn)且頻率較高，歸結(jié)為主電導(dǎo)態(tài)；L2的出現(xiàn)依賴L1且頻率較低，歸為亞電導(dǎo)態(tài)。此外，通道分子具有類二極管的離子整流現(xiàn)象，且兩個(gè)電導(dǎo)態(tài)均不遵循歐姆定律，表現(xiàn)出電壓依賴的門控特性。鑒于兩個(gè)電導(dǎo)態(tài)具有幾乎相同的門控電荷參數(shù)，以及pH = 4.0條件下具有一致的氯離子選擇性(滲透比L1: PCl−/PK+ = 7.04,L2: PCl−/PK+ = 2.01)，表明主電導(dǎo)態(tài)和亞電導(dǎo)態(tài)應(yīng)來(lái)源于同一分子通道的不同構(gòu)象。他們進(jìn)一步揭示了氯離子傳輸?shù)姆较蛐约捌湔T導(dǎo)的不同電導(dǎo)態(tài)的自發(fā)轉(zhuǎn)換行為。這項(xiàng)工作表明，合理設(shè)計(jì)的人工單分子通道除了作為離子傳導(dǎo)通路外，還能夠模擬天然離子通道的復(fù)雜功能特性。相關(guān)研究工作近期發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.2024,63,e202411702，第一作者為博士生林嘉芬，通訊作者為王德先研究員和王其強(qiáng)研究員。 人工單分子漏斗中多種電導(dǎo)狀態(tài)的自發(fā)轉(zhuǎn)換和整流行為 分子識(shí)別與功能院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2024年10月23日 |
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