Lehn功能材料研究所Angew Chem Int Ed论文:冠醚衍生物选择性跨膜传输碱金属阳离子

发布人:高级管理员 发布日期:2018-06-28

跨越细胞膜的离子转运在生理学中具有极大的重要性,因为它们的故障通常导致一些严重的身体失调。对于生理阳离子,自然界存在有许多性能优秀的跨膜蛋白通道,能够以高速度和选择性使脂质双层上的阳离子移位。受自然界的启发,人工离子通道或载体被开发为简化模型,以研究跨膜传输的驱动因素及其作为药物的潜在用途。

中山大学化学学院Lehn功能材料研究所“外专千人计划项目”专家、超分子化学与材料方向外籍导师Mihail Barboiu教授研究组致力于冠醚衍生物协助离子传输的研究,报道了一系列高选择性钾离子通道(J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9541-9548; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 14473-14477; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 426-432; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3721-3727)。

在前期研究基础上,该研究组依据三点小分子自组装通道的特征:i)阳离子结合的大环识别位点;ii)能够实现分子间自组装的氢键供体与受体;iii)具有一定长度的疏水烷基链,设计并合成了9个15-冠-5小分子,并采用荧光探针标记囊泡的荧光光谱方进行阳离子跨膜传输测试。研究发现,其中一个柔性15-冠-5分子3在低浓度下作为钠离子选择性转运体,而在高浓度时,在双分子层内形成通道,对钾离子传输效率更高造成了浓度选择性反转。这一现象不同于对钾具有专一选择性的苯并15-冠-5衍生物(化合物4-6)。作者通过化合物的单晶结构、一维氢谱稀释实验以及膜片钳实验对这一现象进行解释。

同时,冠醚衍生物在已知质子载体碳酰氰-4-三氟甲氧基苯腙(FCCP)的辅助下,表现出明显的活性增长,即M+>H+的生电(electrogenic)传输特征。有趣的是,化合物3在FCCP存在下,对钾离子传输效率提升了4倍,而对钠离子传输效率没有增加。类似现象仍在详细研究中。

该研究成果最近发表于《Angew. Chem., Int. Ed.》(德国应用化学),题目为“Structure-driven selection of adaptive transmembrane Na+ carriers or K+ channels”,论文第一作者是Lehn功能材料研究所13级博士生李昱昊,通讯作者是Mihail Barboiu教授。该研究工作得到外专千人计划、国家留学基金委、高等学校学科创新引智计划等项目的资助以及Lehn功能材料研究所、生物无机与合成化学教育部重点实验室、光电材料与技术国家重点实验室与法国蒙彼利埃欧洲膜研究所的大力支持。

1

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201802570

Lehn功能材料研究所网站:http://ce.sysu.edu.cn/html/Lehn/index.html

Mihail Barboiu教授简介:化学学院Lehn功能材料研究所短期外专千人教授,法国国家科学院和立蒙彼利埃高等化学学院(下属的欧洲膜研究所的终身高级研究员,同时他也是英国皇家化学学会会士。Barboiu教授长期长期致力于超分子化学以及膜材料在生物中的应用,同时对于超分子的动态组装器件颇有研究,目前承担多项国际重大科研项目,主持项目经费达到800万欧元,参与项目6500万欧元。截止2018年,他领导的自适应超分子系统团队已在包括ScienceProc. Natl. Acad. Sci.Nat. Commu.J. Am. Chem. Soc.Angew. Chem. Int. Ed.Chem. Rev.Acc. Chem. Res.等顶级专业期刊发表SCI论文202篇,培养了20位博士后、22位博士和15位硕士。Barboiu教授在国际化学领域有着较高的学术声誉和重要的影响,获得2004年欧洲优秀青年研究者奖(European Young Investigator Award, EURYI)、2015年英国皇家化学会RSC表面与界面奖(RSC Surfaces and Interfaces Award),2016年由罗马尼亚总统颁发的国家级荣誉The Order of Faithful Service(旨在表彰在各行各业做出突出贡献的罗马尼亚人)。经Lehn教授引荐,Barboiu教授于2015年入选中组部第十一批“千人计划”创新短期项目,并与我校签订工作合同,正式成为Lehn功能材料研究所的兼职教授,与Lehn教授一同担任“超分子化学与材料”方向的PI,每年来华实地指导团队研究生的科研工作,实现团队博士生在国内和国外实验室常态化交流培养。自2015年10月至今, Barboiu教授团队已陆续在J. Am. Chem. Soc.Chem. Commun.Org. Lett.等知名杂志上以Lehn功能材料研究所为通讯单位发表论文10余篇,有力提高了研究所的在国际主流学术圈的影响力。 

 

文章录入:李心宇      责任编辑:李心宇