سبيروليومير
جزيئات السبيروليغومر (المعروفة أيضًا باسم ثنائيات الببتيد ) هي أوليغومرات اصطناعية تُصنع عن طريق ربط أزواج من ثنائيات الأحماض الأمينية في نظام حلقي ملتحم. [ 1 ] تتميز جزيئات السبيروليغومر بتنوعها في الكيمياء الفراغية والوظائف نظرًا لتعدد ثنائيات الأحماض الأمينية التي يمكن دمجها أثناء عملية التخليق. [ 2 ] وبفضل صلابة النظام الحلقي الملتحم، [ 3 ] يمكن التنبؤ بالشكل ثلاثي الأبعاد لجزيء السبيروليغومر، بالإضافة إلى عرض أي مجموعات وظيفية، مما يسمح بنمذجة الجزيئات ودراسة ديناميكياتها.
توليف
تُصنّع جزيئات سبيروليغومر بطريقة تدريجية، وذلك بإضافة حمض أميني ثنائي واحد في كل مرحلة من مراحل التصنيع. يتيح هذا الإطالة التدريجية تحكمًا كاملًا في التكوين الفراغي، إذ يُمكن دمج أي حمض أميني ثنائي لإطالة السلسلة، أو إضافة أي حمض أميني أحادي لإنهاء السلسلة. يُمكن تحقيق ذلك باستخدام تفاعلات في المحلول أو في الحالة الصلبة. [ 4 ] سمحت طريقة التصنيع الأصلية لجزيء سبيروليغومر بإضافة مجموعات وظيفية على نهايات الأوليغومرات، لكنها لم تسمح بإضافة مجموعات وظيفية على ذرات النيتروجين الداخلية في ثنائي كيتوبيبرازين (DKP). [ 5 ] بُذلت جهود كبيرة للسماح بإضافة مجموعات وظيفية إلى جزيء سبيروليغومر بأكمله، بدلًا من نهاياته فقط. [ 2 ] من خلال استغلال تأثير المجموعة المجاورة، [ 6 ] يُمكن تصنيع جزيء سبيروليغومر بمجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية على طول الجزيء.
بناء
يمكن تصنيع جزيئات السبيروليغومر في أي اتجاه، وبين أي زوج من الأحماض الأمينية الثنائية. ويمكن تكوين ثنائي كيتوبيبرازين السبيروليغومر بين طرفي حمض أميني ثنائي. ومن المعروف أن جزيئات السبيروليغومر تتميز بصلابة بنيوية، وذلك بفضل هيكلها الحلقي المندمج. [ 3 ]
الخصائص الكيميائية
جزيئات سبيروليغومر هي ببتيدوميميتيك ، مقاومة تمامًا للبروتيازات ، ومن غير المرجح أن تثير استجابة مناعية.
الاستخدامات
تم استخدام جزيئات سبيروليغومر في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تشمل التحفيز، وربط البروتين، وربط المعادن، والهياكل الجزيئية، ودراسات نقل الشحنة، وآخرون.
التحفيز
تم تطوير نوعين فريدين من محفزات سبيروليغومر (سبيروليغوزيمات)، أحدهما يحاكي الإستراز والآخر محفز كلايسن .
عملية تبادل الإسترات
كان أول محفز من نوع سبيروليغومر عبارة عن محاكاة لإنزيم الإستراز ، والذي حفز نقل مجموعة ثلاثي فلورو أسيتات. [ 7 ]
إعادة ترتيب كلايزن العطرية
وقد ساهم المحفز الثاني من نوع Spiroligomer في تسريع إعادة ترتيب Claisen العطري باستخدام ثنائي تحفيزي مشابه لما هو موجود في إنزيم ketosteroid isomerase . [ 8 ]
ارتباط البروتين
تم تصميم ببتيد محاكي من نوع سبيروليغومر لمحاكاة البروتين P53 والارتباط بالبروتين HDM2 . يدخل الجزيء إلى الخلايا عن طريق الانتشار السلبي، وقد ثبت أن هذا المحاكي يعمل على تثبيت البروتين HDM2 في مزارع الخلايا. [ 9 ]
تجليد معدني
الارتباط المعدني ثنائي النواة [ 10 ]
الهياكل الجزيئية
قضبان تستخدم لقياس المسافة باستخدام مجسات الدوران . [ 3 ]
انتقال الإلكترون
مانح-جسر-متقبل [ 11 ]
استخدامات أخرى
تشمل التطبيقات المحتملة التي يجري بحثها حاليًا ربط وتعطيل ذيفان الكوليرا ، والربط المتقاطع للبروتينات السطحية لفيروسات مختلفة ( فيروس نقص المناعة البشرية ، وفيروس إيبولا ). علاوة على ذلك، طوّر فريق كريستيان شافمايستر مفاصل جزيئية، يمكن استخدامها في بناء آلات جزيئية ، مثل الصمامات النانوية أو أنظمة تخزين البيانات . [ 12 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ كريستيان إي. شافمايستر، وزاكاري زد. براون، وشاراد غوبتا، "الجزيئات الكبيرة القابلة للبرمجة الشكلية"، مجلة أبحاث الكيمياء ، (2008)، 41(10)، 1387-1398، doi : 10.1021/ar700283y
- 1 2 زاكاري ز. براون وكريستيان إي. شافمايستر، "تخليق ثنائي كيتوبيبرازين سداسي وخماسي الاستبدال من أحماض أمينية ذات إعاقة فراغية" ، رسائل عضوية ، (2010)، 12(7)، 1436-1439، doi : 10.1021/ol100048g
- 1 2 3 غريغوري هـ. بيرد، وسورايا بورنسوان، وسونيل ساكسينا، وكريستيان إي. شافمايستر، "توزيعات المسافة لبوليمرات الببتيد الثنائي المنحنية ذات العلامات الطرفية بواسطة رنين الدوران الإلكتروني" ACSNano (2008)، 2(9)، 1857-1864 doi : 10.1021/nn800327g
- ↑ زاكاري ز. براون، وجينيفر أليفا، وكريستيان إي. شافمايستر، "تخليق ثنائي الببتيدات الوظيفية في الطور الصلب" ، Biopolymers ، (2011)، 96(5)، 578-585، doi : 10.1002/bip.21591
- ↑ كريستوفر ج. ليفينز وكريستيان إي. شافمايستر، "تخليق قضبان جزيئية نانوية وظيفية ذات طول محدد"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، (2003)، 125(16)، 4702-4703، doi : 10.1021/ja0293958
- ↑ زاكاري ز. براون وكريستيان إي. شافمايستر، "استغلال تأثير المجموعة المجاورة المتأصل في الأحماض الأمينية ألفا لتخليق ثنائيات الببتيد شديدة الإعاقة الفراغية"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، (2008)، 130(44)، 14382-14383، doi : 10.1021/ja806063k
- ↑ محبوبة خيرابادي وكريستيان شافمايستر وآخرون، "سبيروليغوزيمات لتفاعلات التبادل الإستري: تصميم وعلاقة التركيب بالنشاط"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، (2012)، 134، 18345-18353، doi : 10.1021/ja3069648
- ↑ ماثيو إف إل باركر وكريستيان إي. شافميسيتر وآخرون، "تسريع إعادة ترتيب كلايسن العطري عبر محفز سبيروليغوزيم مصمم يحاكي ثنائي التحفيز لإنزيم كيتوستيرويد إيزوميراز"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، (2014)، 136(10)، 3817-3827، doi : 10.1021/ja409214c
- ↑ زاكاري ز. براون، وكافيثا أكولا، وكريستيان شافمايستر، وآخرون، "محاكي حلزوني ألفا من نوع سبيروليغومر يرتبط بـ HDM2، ويخترق الخلايا البشرية، ويثبت HDM2 في مزارع الخلايا" PLOSOne (2012)، 7(10)، doi : 10.1371/journal.pone.0045948
- ↑ شيفايا فاديبالي، تشونغسونغ شو، سينزي تشاو، يانفنغ فان، كريستيان إي. شافمايستر، ومايكل جيه. زديلا، "بوليمرات حلزونية معمارية مصممة لقوالب معقدات معدنية ثنائية النواة"، الكيمياء غير العضوية ، (2013)، 52، 6457-6463، doi : 10.1021/ic4003498
- ↑ سوبهاسيس تشاكرابارتي، ماثيو إف إل باركر، كريستوفر دبليو مورغان، كريستيان إي شافمايستر، وديفيد إتش والديك، "دليل تجريبي على انتقال الإلكترون بوساطة الماء عبر قليل الوحدات من الأحماض الأمينية الثنائية المانحة-الجسر-المستقبلة"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، (2009)، 131(6)، 2044-2045، doi : 10.1021/ja8079324
- ↑ ليفينز سي جي، وشافمايستر سي إي. تخليق البنى المنحنية والخطية من مجموعة صغيرة من المونومرات. مجلة الكيمياء العضوية، 70 ، ص 9002، 2005. doi : 10.1002/chin.200605222
- الأوليغومرات
- الأحماض الأمينية
- النمذجة الجزيئية
- البيولوجيا الجزيئية