華東理工大學教授包春燕團隊通過將鋅離子（Zn2+）識別模塊與輪烷動態(tài)特性相結(jié)合，首次構建了基于輪烷結(jié)構的Zn2+門控人工離子通道，并模擬了天然Zn2+激活通道（ZAC）的可逆“開關”機制。相關成果近日發(fā)表于《德國應用化學》。
在前期輪烷分子機器離子傳輸平臺系列工作的基礎上，研究團隊提出了基于Zn2+誘導輪烷二聚化的跨膜傳輸策略，通過三大核心設計要素的協(xié)同作用，成功實現(xiàn)了獨特的雙態(tài)切換功能。
具體而言，研究團隊采用親水四乙二醇頭基與疏水鋅螯合三聯(lián)吡啶末端這種不對稱兩親滑桿設計，確保分子在脂質(zhì)膜中的精確定位與高效嵌入。同時，通過引入雙苯并-18-冠-6-醚單元，得到三環(huán)冠醚滑環(huán)結(jié)構，從而增強鉀離子選擇性并提升單次離子通量，顯著提高傳輸效率。此外，研究團隊將滑桿長度進行優(yōu)化，較傳統(tǒng)設計縮短50%，為可控構象切換提供關鍵空間約束。
測試結(jié)果顯示，單體輪烷長度約2.40納米，小于脂雙層疏水區(qū)厚度，而二聚體長度可達4.67納米，更適于跨膜分布。在無Zn2+狀態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)為低活性載體，Zn2+配位后則觸發(fā)三聯(lián)吡啶介導的二聚化，通過環(huán)組件沿滑桿的穿梭與接力，形成連續(xù)跨膜路徑，實現(xiàn)高效離子通道功能。該系統(tǒng)還可通過Zn2+與三(2-氨乙基)胺（TAEA）的競爭結(jié)合實現(xiàn)完全可逆調(diào)控，其中TAEA可促使二聚體解離，恢復單體狀態(tài)。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202518408
本文鏈接：科學家構建首個仿生鋅離子門控人工離子通道http://www.sq15.cn/show-11-27669-0.html
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