分子镊子

分子镊子和分子夹是具有能够结合客体分子的开腔的宿主分子。分子镊子的开放腔可以使用非共价键结合客体，包括氢键、金属配位、疏水力、范德华力、π-π相互作用和/或静电效应。这些复合物是大环分子受体的一个子集，它们的结构是它们之间结合客体分子的两条臂仅在一端连接，导致这些受体分子具有一定的灵活性（诱导拟合模型）。

Whitlock首先使用了分子镊子这个术语。主机类是由Zimmerman在1980年代中期至1990年代初期以及后来由Klärner开发和推广的。

一些分子镊子结合芳香客人。这些分子镊子由一对蒽臂组成，它们保持一定距离，允许芳香客体从两者获得π-π相互作用（见图）。其他分子镊子具有一对栓系卟啉。另一种类型的分子镊子结合富勒烯。这种buckycatchers由两个corannulene钳组成，它们补充了凸富勒烯客体的表面（图2）。使用1HNMR光谱计算了8,600M-1的缔合常数(Ka)。Stoermer及其同事描述了能够捕获环己烷或氯仿分子的裂缝。有趣的是，pi交互在客人捕获和裂隙形成率中发挥了关键作用。由交替的苯基和降冰片烯基取代基制成的水溶性磷酸盐取代分子镊子与碱性氨基酸（例如赖氨酸和精氨酸）的带正电荷的脂肪族侧链结合（图3）。类似的化合物称为分子夹，其侧壁是平的而不是凸的，更喜欢在它们的平面萘侧壁之间封闭平的吡啶环（例如NAD(P)+的烟酰胺环）（图4）。这些相互排斥的结合模式使这些化合物成为探索肽和蛋白质中碱性氨基酸侧链以及NAD(P)+和类似辅助因子的关键生物相互作用的宝贵工具。例如，两种类型的化合物分别抑制乙醇脱氢酶对乙醇的氧化反应或葡萄糖-6-磷酸脱氢酶对葡萄糖-6-磷酸的氧化反应。分子镊子，但不是夹子，有效地抑制了与不同疾病相关的淀粉样蛋白形成的有毒低聚物和聚集体。

例子包括与阿尔茨海默病有关的蛋白质——β-淀粉样蛋白(Aβ)和tau；α-突触核蛋白，被认为会导致帕金森病和其他突触核蛋白病，并与脊髓损伤有关；导致亨廷顿病的突变亨廷顿蛋白；胰岛淀粉样多肽(amylin)，在2型糖尿病中杀死胰腺β细胞；转甲状腺素蛋白(TTR)，可导致家族性淀粉样多发性神经病、家族性淀粉样心肌病和老年系统性淀粉样变性；肿瘤抑制蛋白p53的易聚集突变体；和精液蛋白，其聚集会增强HIV感染。重要的，分子镊子不仅在试管中而且在不同疾病的动物模型中都被发现是有效和安全的，这表明它们可能被开发为针对蛋白质聚集异常引起的疾病的药物，这些疾病目前都无法治愈。它们还被证明可以破坏包膜病毒的膜，例如HIV、疱疹和丙型肝炎，这使它们成为开发杀微生物剂的良好候选者。上面的例子显示了这些分子的潜在反应性和特异性。根据镊子的配置，镊子侧臂之间的结合腔可以演变为以高特异性结合适当的客体。这使得这一类大分子成为真正的合成分子受体，在生物学和医学上具有重要应用。