新研究構筑三種不同分子拓撲結構

  近日，華東師范大學化學與分子工程學院David A. Leigh（李大為）教授團隊分子拓撲學研究獲突破性進展。研究團隊首次利用單一分子股線，通過模擬分子伴侶蛋白誘導蛋白折疊的過程，實現了三種不同分子拓撲結構的構筑，完全區別于此前該領域報道的一種合成方法對應一種拓撲結構的策略，大大拓展了分子拓撲學研究拓撲類蛋白功能及構象關系的潛力。8月26日，相關研究成果在線發表于《自然》。

此前，李大為課題組已經報道了利用金屬模板構筑多種單分子結結構的工作，但仍缺乏用一條分子鏈構筑多種結的策略。針對這一科學問題，受伴侶蛋白機制啟發，李大為團隊設計了具有不同模板絡合能力的單一分子鏈結構，并通過調整相互正交的過渡金屬離子和鑭系金屬離子模板添加過程，利用點手性誘導可以準確構筑具有單一拓撲手性的分子結52，大環01和31結三種拓撲異構體。

李大為告訴《中國科學報》，“這三種拓撲結構中，52結的存在對稱度較低，這也是科學家首次報道該拓撲結構的合成策略。”

其中，分子結52的構筑包含四步。首先配體L1與Cu(I)配位形成兩種金屬絡合物ΛCu和ΔCu; 隨后利用配體中點手性誘導，使得其中的一種構型ΛCu絡合物與Lu(III)形成開鏈52結;再通過關環、脫金屬模板得到得到目標52結。需要指出的是，分子結52的合成不受熱力學控制，不同的金屬離子添加順序會產生不同的結果。

由于該結構內部存在正交的金屬配位位點，因此在所形成31結內，通過改變金屬模板，可以實現結結構的運動，而這也是首次在單分子結結構中實現結點流動，為后續研究蛋白結結構運動提供了可行性方案。

李大為表示，在該工作中，單分子股線構筑不同分子結結構在分子層面模擬了分子伴侶蛋白的誘導蛋白質折疊過程，這不僅為未來構筑復雜拓撲結構提供了新的思路，也同時為進一步研究蛋白類結結構奠定了基礎。