北京师范大学化学学院
     
 
王颖、陈雪波和江华老师 J. Am. Chem. Soc.文章介绍

发布时间: 2016-12-08  浏览次数:


人工分子机器研究受天然蛋白质分子机器的启发而诞生,其试图构筑的于分子尺度下运行的人工机器在智能材料、新传感器、智能药物运输和能量储存等方面有着巨大的应用潜力。柔性链作为一种具有显著区别于刚性结构性质的分子基团,其特殊的柔顺性和链段间运动的协同性在天然蛋白质分子机器的运作中发挥重要作用,如调节蛋白质对底物的络合、以及提高蛋白质转运的运动速率等。然而,在当前相关的人工分子机器研究中,柔性链普遍地仅仅表现出柔顺性,几乎没有任何抑制或改变分子体系运动的能力。这极大的妨碍了科研人员对柔性链在天然蛋白质分子机器中的功能机制的理解,同时也限制了柔性链在人工分子机器中的应用。

最近,化学学院王颖、陈雪波和江华提出柔性链对分子运动的抑制功能可能与其运动的时间尺度有关的新思路。为此,他们设计、研究了一系列由刚性框架定子和接枝有烷氧基甲基取代基的苯基转子所组成的分子旋转门,从实验和理论计算上详细研究了这些分子旋转门的动力学行为,特别是其运动的动力学特征与转子上的柔性链特征的相关性。研究表明,该体系转子上的柔性直链取代基的确可以充当弹性挡板的角色,在转子于NMR时间尺度上以中速或快速运动时,抑制转子的旋转从而使其以振荡的方式运动。当转子于NMR时间尺度上慢速运动时,该抑制机制失去效用。这是科学界首次在人工分子机器体系上观察到柔性直链对整体分子运动的抑制影响和运动形式的调节作用,相关结论有助于我们加深理解天然蛋白质分子机器的运作机制,并有可能开辟一个设计更复杂动态功能的人工分子机器的新方向。

相关研究工作得到了国家自然科学基金,北京师范大学青年教师基金、以及中央高校基本科研业务费专项资金的大力支持。

文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b10816

 

  J. Am. Chem. Soc.  2016 DOI:  10.1021/jacs.6b10816

 
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