Белки состоят из аминокислот, связанных амидными связями. Амидная связь обладает высокой химической стабильностью и имеет плоскую структуру вокруг связи. Хотя высокая стабильность амидной связи необходима для поддержания функций белка, проблематично преобразовать строительный блок в некоторые другие молекулярные частицы путем селективной диссоциации соответствующей амидной связи.
Были попытки контролировать реакционную способность конкретной амидной связи путем селективного скручивания путем сложных химических модификаций , Некоторые модельные соединения с витыми амидными связями были получены многостадийным органическим синтезом, и была продемонстрирована их высокая реакционная способность. Предполагается, что высокая реакционная способность этих скрученных амидных связей также используется in vivo. Некоторые белки, по-видимому, селективно расщепляются путем скручивания определенных амидных связей во время автолиза и сплайсинга. Предполагается, что эти белки, в отличие от искусственно синтезированных модельных соединений, используют нековалентные взаимодействия для скручивания их амидных связей. В течение многих лет исследователи из Токийского университета и Института молекулярных наук изготавливали молекулярные клетки, которые самоорганизуются нековалентными взаимодействиями. Они применили свои молекулярные клетки, чтобы ограничить амидные молекулы, которые можно рассматривать как аналоги небольших кусочков белков, и сжали амидные связи, создавая давление внутри их клетки.
Исследователи сообщают в настоящей статье, что амидные связи, которые имеют плоскую структуру и инертны в свободном пространстве, могут быть скручены, а амидные соединения могут быть активированы путем их ограничения. в их молекулярную клетку (показано на рисунке). Когда целевые амидные соединения и молекулярная клетка смешиваются и нагреваются в водном растворе, клетка ограничивает амидные соединения. Рентгеноструктурный анализ монокристаллов показал, что в клетке заключены два амидных соединения с витой структурой. Было обнаружено, что угол закручивания вокруг амидных связей достигает 34 градусов. Скорость реакции гидролиза витой мишени была увеличена в пять раз. Исследователям удалось создать новый искусственный фермент с ранее не использованным механизмом, который ограничивает и скручивает молекулы-мишени для активации определенной химической связи.
Исследователям также удалось изменить реакционную способность молекул-мишеней, удерживая «набивочные молекулы», которые не участвуют в реакции, вместе с мишенями в клетке, тем самым точно контролируя степень скручивания амидные связи. Без набивочной молекулы два целевых амида заключены в одной клетке. Одна из двух целей закручена, а другая остается плоской. Напротив, когда коническая начинка смешивается и затем включается вместе с целью в одной клетке, цель остается плоской. Когда плоская набивочная молекула связана с мишенью, набивка изменяет форму мишени в скрученную структуру. Исследователи исследовали скорости реакции гидролиза в двух случаях и обнаружили, что плоская начинка (искривленная мишень) ускоряет скорость на 14, в то время как коническая начинка (плоская цель) ускорила скорость в три раза. Молекулы начинки позволяют исследователям точно настраивать скорость реакции. Это беспрецедентное достижение, которое никогда не было найдено в предыдущих исследованиях. Это исследование предлагает новый метод активации инертных молекул и может быть применено к различным органическим реакциям.
Исследователи показали, что молекулы амида могут быть активированы путем скручивания внутри клетки без громоздких процессов химической модификации. «Мы ищем новый тип клеток, которые могут активировать мишени с более высокой эффективностью и применять их к другим категориям молекул-мишеней. С нашими новыми клетками мы разработаем новый метод активации инертных молекул. В будущем наши клетки будет использоваться в качестве катализаторов, которые селективно сжимают и активируют специфическую связь молекулы-мишени, а также в качестве активирующих агентов для пролекарств, действующих в организме “, – сказал Фуджита.
