الملاقط الجزيئية

الملاقط الجزيئية ، والمشابك الجزيئية ، هي جزيئات مضيفة ذات تجاويف مفتوحة قادرة على ربط جزيئات ضيف. ^{[ 3 ]} قد يربط التجويف المفتوح للملاقط الجزيئية جزيئات الضيف باستخدام روابط غير تساهمية ، تشمل الروابط الهيدروجينية ، والتناسق المعدني ، والقوى الكارهة للماء ، وقوى فان دير فالس ، وتفاعلات π–π ، و/أو التأثيرات الكهروستاتيكية. تُعد هذه المركبات مجموعة فرعية من المستقبلات الجزيئية الحلقية الكبيرة ، وتتميز بنيتها بأن "الذراعين" اللذين يربطان جزيء الضيف بينهما متصلان من طرف واحد فقط، مما يُضفي على جزيئات المستقبل هذه مرونة معينة (نموذج التوافق المُستحث).

استُخدم مصطلح "الملاقط الجزيئية" لأول مرة من قِبل ويتلوك. ^{[ 4 ]} طُوِّرت فئة المضيفات ونُشرت على نطاق واسع من قِبل زيمرمان في منتصف الثمانينيات إلى أوائل التسعينيات ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} ، ولاحقًا من قِبل كلارنر. ^{[ 8 ]}

ترتبط بعض الملاقط الجزيئية بجزيئات عطرية . ^{[ 1 ]} تتكون هذه الملاقط الجزيئية من زوج من أذرع الأنثراسين متباعدة بمسافة تسمح للجزيئات العطرية بالتفاعل مع كليهما عبر روابط π–π (انظر الشكل). بينما تتميز ملاقط جزيئية أخرى بزوج من البورفيرينات المرتبطة . ^{[ 9 ]}

يرتبط نوع آخر من الملاقط الجزيئية بالفوليرين . ^{[ 2 ]} تتكون هذه " الملاقط الباكي " من ملقطين من الكورانولين يُكملان سطح جزيء الفوليرين المحدب (الشكل ² ). وقد حُسب ثابت الارتباط ( Ka ) بقيمة 8600 _{مول⁻¹ باستخدام} مطيافية الرنين النووي المغناطيسي ^{للبروتون} . 

وصف ستورمر وزملاؤه شقوقًا قادرة على التقاط جزيئات السيكلوهكسان أو الكلوروفورم. ومن المثير للاهتمام أن تفاعلات باي لعبت أدوارًا رئيسية في التقاط الجزيئات الضيفة وكذلك في معدل تكوين الشقوق. ^{[ 10 ]}

ترتبط الملاقط الجزيئية القابلة للذوبان في الماء والمُستبدلة بالفوسفات، والمصنوعة من بدائل فينيل ونوربورنينيل متناوبة ، بالسلاسل الجانبية الأليفاتية الموجبة الشحنة للأحماض الأمينية القاعدية، مثل الليسين والأرجينين (الشكل 3). ^{[ 11 ] [ 12 ]} أما المركبات المشابهة ، والتي تُسمى "المشابك الجزيئية"، والتي تكون جدرانها الجانبية مسطحة وليست محدبة، فتفضل احتواء حلقات البيريدينيوم المسطحة (على سبيل المثال، حلقة النيكوتيناميد في NAD(P)+) بين جدرانها الجانبية المستوية من النفثالين (الشكل 4). ^{[ 13 ]} تجعل أنماط الارتباط الحصرية المتبادلة هذه المركبات أدوات قيّمة لدراسة التفاعلات البيولوجية الحاسمة للسلاسل الجانبية للأحماض الأمينية القاعدية في الببتيدات والبروتينات، وكذلك NAD(P) ⁺ والعوامل المساعدة المماثلة. على سبيل المثال، كلا النوعين من المركبات يثبطان تفاعلات أكسدة الإيثانول بواسطة نازعة هيدروجين الكحول أو الجلوكوز-6-فوسفات بواسطة نازعة هيدروجين الجلوكوز-6-فوسفات ، ^{[ 14 ]} على التوالي.

تُثبّط الملاقط الجزيئية، دون المشابك، بكفاءة تكوين القليلات والتجمعات السامة للبروتينات المولدة للأميلويد المرتبطة بأمراض مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك البروتينات المتورطة في مرض الزهايمر - بروتين بيتا أميلويد (Aβ) وتاو؛ ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} ألفا-سينوكلين، الذي يُعتقد أنه يُسبب مرض باركنسون واعتلالات السينوكلين الأخرى ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} ويتورط في إصابات الحبل الشوكي ؛ ^{[ 22 ]} هنتنغتين الطافر، الذي يُسبب مرض هنتنغتون؛ ^{[ 23 ]} عديد ببتيد أميلويد الجزر (أميلين)، الذي يقتل خلايا بيتا البنكرياسية في داء السكري من النوع الثاني ؛ ^{[ 24 ]} الترانسثيريتين (TTR)، الذي يُسبب اعتلال الأعصاب النشواني العائلي، واعتلال عضلة القلب النشواني العائلي، والداء النشواني الجهازي الشيخوخي؛ ^{[ 25 ]} الطفرات المُعرّضة للتكتل في بروتين كابت الورم p53 ؛ ^{[ 26 ]} وبروتينات السائل المنوي التي يُعزز تكتلها عدوى فيروس نقص المناعة البشرية . ^{[ 27 ]} ومن المهم ذكره أن الملاقط الجزيئية أثبتت فعاليتها وأمانها ليس فقط في المختبر، بل أيضًا في النماذج الحيوانية لأمراض مختلفة، ^{[ 28 ] [ 29 ]} مما يُشير إلى إمكانية تطويرها كأدوية ضد الأمراض الناجمة عن تكتل البروتينات غير الطبيعي، والتي لا يوجد لها علاج حاليًا. كما ثبت أنها تُدمر أغشية الفيروسات المغلفة، مثل فيروس نقص المناعة البشرية، وفيروس الهربس، وفيروس التهاب الكبد الوبائي سي، ^{[ 27 ]} مما يجعلها مرشحة جيدة لتطوير مبيدات الميكروبات.

تُظهر الأمثلة السابقة التفاعلية والتخصص المحتملين لهذه الجزيئات. يمكن لتجويف الارتباط بين الذراعين الجانبيين للملقط أن يتطور ليرتبط بجزيء ضيف مناسب بتخصص عالٍ، وذلك تبعًا لتكوين الملقط. وهذا ما يجعل هذه الفئة من الجزيئات الكبيرة مستقبلات جزيئية اصطناعية حقيقية ذات تطبيقات مهمة في علم الأحياء والطب. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

• مركب الكلاثرات
• كيمياء المضيف والضيف

• مجلة التعليم الكيميائي - الجزيئات المميزة - ديسمبر 2004: الملاقط الجزيئية النانوية والمقال
• ملاقط جزيئية من كريستال ميكر