水相中極性分子的選擇性識別
深入研究了內(nèi)修飾分子管與44種親水分子的鍵合行為。由于數(shù)據(jù)量大,各種相關變量較多,很難直接從中找到它們與鍵合能力之間的關系。蔣偉課題組通過引入主成分分析的方法,對數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)性分析,揭示了鍵合常數(shù)與客體的疏水性、體積、表面積和偶極矩等參數(shù)之間的相關性。通過分子動力學模擬,證實了空腔內(nèi)“高能水”的釋放是鍵合親水分子的主要驅(qū)動力,而氫鍵相互作用是實現(xiàn)高選擇性的關鍵。在此基礎上,蔣偉課題組還總結(jié)出這類內(nèi)修飾分子管的客體選擇標準:氫鍵位點應互補;客體體積應足夠大,以排出所有空腔內(nèi)的“高能水”。遵循這些指導原則,他們還發(fā)現(xiàn)了一個“最佳”的客體,與順式分子管的結(jié)合常數(shù)高達106 M-1。? 該研究不但有助于理解復雜的生物分子識別現(xiàn)象,還可以為設計其他親水分子的受體提供理論指導。這類內(nèi)修飾分子管在鍵合機理、鍵合的客體種類上與其他大環(huán)主體都不同,是一類全新的大環(huán)主體分子。此外,很多環(huán)境污染物、藥物分子和疾病的生物標記物都是極性分子或含有極性基團。該研究在環(huán)境污染物的檢測與去除、疾病診斷、藥物增溶與靶向投遞、催化、分子機器、智能材料等領域都具有廣闊的應用前景。
南方科技大學
2021-04-13