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折叠体

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在化学中,折叠体是在溶液中折叠成构象有序状态的离散链分子或低聚物。它们是模拟蛋白质、核酸和多糖折叠成明确构象(如螺旋和β-折叠)的能力的人工分子。折叠体的结构通过非相邻单体之间的非共价相互作用来稳定。研究折叠机的主要目标设计具有可预测结构的大分子。折叠分子的研究涉及分子自组装分子识别和主客体化学等主题。

折叠体的设计

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折叠体的大小可以不同,但​​它们是由非共价、不相邻的相互作用定义的。该定义不包括聚(异氰酸酯)(通常称为(聚氨酯))和聚(脯氨酸)等分子,因为它们由于相邻的共价相互作用而可靠地折叠成螺旋。折叠体具有动态折叠反应[展开→折叠],其中大宏观折叠是由疏溶剂效应(疏水坍塌)引起的,而折叠折叠体的最终能态是由于非共价相互作用。这些相互作用协同工作以形成最稳定的三级结构,因为完全折叠和展开状态比任何部分折叠状态都更稳定。

折叠预测

折叠体的结构通常可以从其一级序列中预测。该过程涉及在各种条件下在原子水平上动态模拟折叠平衡。这种类型的分析也可以应用于小蛋白质,但是计算技术无法模拟除最短序列之外的所有序列。折叠体的折叠路径可以通过测量在不同热力学和动力学条件下实验确定的有利结构的变化来确定。结构的变化是通过计算与首选结构的主链原子位置的均方根偏差来测量的。不同条件下折叠体的结构可以通过计算确定,然后通过实验验证。温度、溶剂粘度、压力、pH和盐浓度的变化都可以产生有关折叠体结构的有价值的信息。测量折叠动力学以及折叠平衡可以观察这些不同条件对折叠体结构的影响。溶剂通常会影响折叠。例如,涉及疏水塌陷的折叠途径在非极性溶剂中的折叠方式会有所不同。这种差异是由于不同的溶剂稳定了折叠途径的不同中间体以及基于分子间非共价相互作用的不同最终折叠体结构。

非共价相互作用

非共价分子间相互作用,尽管个别很小,但它们的总和在很大程度上改变了化学反应。下面列出了化学家用来设计折叠分子的常见分子间作用力。

  • 氢键(尤其是肽键)
  • Pi堆叠
  • 疏溶剂效应,导致疏水坍塌
  • 范德华力
  • 静电吸引

常见设计

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折叠体分为三个不同的类别:拟肽折叠体、拟核糖体折叠体和非生物折叠体。拟肽折叠体是模拟蛋白质结构的合成分子,而拟核苷酸折叠体是基于核酸中的相互作用。非生物折叠体通过在自然界中通常不存在的芳香和电荷转移相互作用来稳定。下面描述的三种设计偏离了摩尔对折叠器的严格定义,其中不包括螺旋折叠器。

拟肽

肽模拟折叠体经常打破前面提到的折叠体的定义,因为它们通常采用螺旋结构。由于其设计和功能,它们代表了折叠机研究的一个重要里程碑。xxx的拟肽组由β-肽、γ-肽和δ-肽以及可能的单体组合组成。这些肽的氨基酸仅相差一个(β)、两个(γ)或三个(δ)亚甲基碳,但结构变化是深刻的。这些肽序列被高度研究,因为序列控制导致可靠的折叠预测。此外,在侧翼肽键的羧基和氨基末端之间存在多个亚甲基碳,可以设计不同的R基团侧链。Reiser和同事的发现中可以看到β肽的新颖性的一个例子。使用由α-氨基酸和顺式-β-氨基环丙烷羧酸(cis-β-ACCs)组成的异源寡肽,他们发现在低至七个残基的寡聚体中形成螺旋序列,并在五个残基中定义了构象;含有环状β-氨基酸的肽所独有的品质。

拟核苷酸

拟核苷酸一般不符合折叠体的条件。大多数旨在模拟单个DNA碱基、核苷或核苷酸,以非特异性靶向DNA。它们有几种不同的药用用途,包括抗癌、抗病毒和抗真菌应用。

非生物

非生物折叠分子又是一种有机分子,旨在展示动态折叠。他们利用一种或几种已知的关键分子间相互作用,并通过他们的设计进行了优化。一个例子是低聚吡咯,它通过键结合阴离子(如氯离子)而组织起来(见图)。在阴离子存在下诱导折叠:否则聚吡咯基团几乎没有构象限制。

折叠体

其他示例

  • 通过疏溶剂力和芳族堆积相互作用,间苯乙炔基低聚物被驱动折叠成螺旋构象。
  • β-肽由氨基酸组成,在胺和羧酸之间含有一个额外的CH2单元。它们对酶降解更稳定,并且已被证明具有抗微生物活性。
  • Peptoids是N取代的多聚甘氨酸,它利用空间相互作用折叠成多脯氨酸I型螺旋结构。
  • 由疏水性和芳香族堆积相互作用驱动的在水溶液中折叠的Aedamers。
  • 芳香族低聚酰胺折叠体这些例子是一些xxx且结构特征xxx的折叠体。
  • 芳酰胺折叠剂,例如Brilacidin

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词条目录
  1. 折叠体
  2. 折叠体的设计
  3. 折叠预测
  4. 非共价相互作用
  5. 常见设计
  6. 拟肽
  7. 拟核苷酸
  8. 非生物
  9. 其他示例

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