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[材料资讯] 包春燕、曲大辉:“轮烷分子机器离子跨膜运输”最新进展

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发表于 2021-4-28 16:18:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
基于离子跨膜传输在生理、病理和药理学上的重要作用,人工离子传输体系的合成与研究引起了化学家们的极大兴趣,在模拟天然体系转运机制和功能的同时,也为相关疾病的诊断和治疗提供潜在应用。
       近日,我校化学与分子工程学院包春燕教授和曲大辉教授合作,在他们利用轮烷分子机器模拟天然转运蛋白的结构和功能,实现高效、阳离子选择性跨膜运输的工作基础上(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 17992-17998.),进一步引入偶氮苯光致异构基团,通过光调控轮烷梭动实现可逆ON/OFF离子跨膜运输,在具备高效、离子选择性的基础上,进一步实现了门控的离子传输。相关成果以“A Light-Operated Molecular Cable Car for Gated Ion Transport”为题,发表在 Angewandte Chemie International Edition(DOI:10.1002/anie.202102838)上。

轮烷分子

轮烷分子
       如图所示,所设计的轮烷分子像缆车一样横跨整个磷脂双分子层膜,当偶氮苯为trans构象时(左),轮烷分子在位点间随机、自由的穿梭可以实现离子的跨膜运输。当分子光异构化为cis构象时 (右),弯曲的结构阻碍了轮烷的梭动,从而阻止了离子的跨膜运输。紫外光谱、一维及二维核磁结果证明了轮烷分子两种构象的光可逆异构化,并测得trans-异构体的梭动速率远高于cis-异构体。膜片钳和荧光脂质体跨膜活性实验证明,trans-异构体是一种高效的离子传输体系,能产生通道电流信号,说明分子能横跨磷脂膜通过位点间的梭动实现离子的高效传输。与trans-异构体相比,cis-异构体因轮烷梭动运动的受阻,离子跨膜活性大大降低,从而实现仿生膜上原位ON/OFF的光门控离子跨膜运输。本工作在发展新型光门控人工离子传输体系的同时,还将有助于理解膜蛋白的离子转运机制,有望运用分子机器的穿梭运动,实现轮烷类人工离子转运体系在新药研发领域的应用。
       论文由我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心博士汪晨曦和硕士汪顺康在包春燕教授,曲大辉教授共同指导下完成,并获得了田禾院士、朱麟勇教授的大力支持和悉心指导。该研究成果得到了国家自然科学基金、上海市科技重大项目以及“111”引智计划等资金的支持。
       论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202102838


       文章来源:华东理工大学
       曲大辉教授于2000年7月在青岛大学获得学士学位,2003年3月在华东理工大学获得硕士学位(导师:苏建华教授),2006年3月在华东理工大学获得博士学位(导师:田禾院士) ; 2006年7月至2009年1月在荷兰格罗宁根大学从事博士后研究(合作导师: 2016年诺贝尔化学奖得主伯纳德▪费林加院士),2009年4月起加入华东理工大学化学与分子工程学院,先后任副教授、教授。2016年3月,任化学与分子工程学院副院长。2019年4月任化学与分子工程学院院长。目前兼任教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室常务副主任、教育部结构可控分子工程国际合作联合实验室副主任、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心副主任等。曲大辉教授主要从事有机光电功能材料、超分子化学、分子机器等研究,先后在Chem.Rev., Science, Chem, Sci. Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed, Adv.Mater, Chem. Sci.等国际著名期刊上发表论文90余篇,被SCIE引用3500余次。曾先后获得2008年度全国百篇优秀博士学位论文、2010年. 上海市浦江人才计划、2010年度霍英东教育基金会第十二届高等院校青年教师基金、2018年度教育部青年长江学者、2019年.上海市优秀学科带头人等。
      包春燕,女,1979年03月出生于江苏启东,2001年于吉林大学化学系获得学士学位,同年保送入吉林大学化学学院硕/博研究生,师从赵英英、卢然、刘国发教授, 2006年七月于吉林大学化学学院获得理学博士。随后于2006年9月至2008年8月,包春燕博士到法国波尔多第一大学的欧洲化学与生物研究所(IECB),著名的超分子化学家,Ivan Hu教授研究组从事有关超分子折叠体的博士后科研工作。 包春燕博士于2008年9月份回国并受聘于华东理工大学化学与分子工程学院副教授、硕士生导师。包春燕博士的研究工作涉及到有机合成和光响应纳米材料以及超分子自组装材料化学;她在国际主流杂志(Angew. Chem. Int. Ed)等专业杂志共发表了近30篇文章。


   

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