近日，ACS旗下著名學術(shù)期刊《J. Am. Chem. Soc.》以研究論文形式在線報道了華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心科研團隊將人工分子機器應(yīng)用到離子跨膜傳輸方面的重要研究進展，論文題為“An Artificial Molecular Shuttle Operates in Lipid Bilayers for Ion Transport”（JACS, DOI: 10.1021/jacs.8b09580）。基于審稿人的高度評價，文章被選為Cover Paper。
生物體內(nèi)存在豐富多樣的分子機器，其中一項重要功能是控制體內(nèi)物質(zhì)的運輸來維系生命體的正常運作，例如轉(zhuǎn)運蛋白對離子及小分子物質(zhì)的跨膜運輸。這些跨膜蛋白功能的失調(diào)將會導致一些重大疾病的產(chǎn)生。由于很多天然跨膜蛋白的轉(zhuǎn)運機理尚不明確，因此化學家、生物學家希望構(gòu)筑人工的合成體系來模擬這些蛋白的結(jié)構(gòu)與功能，從而為研究其運輸機理提供簡單模型以及為治療相關(guān)疾病提供潛在藥物。
受生物分子機器的啟發(fā)，曲大輝教授和包春燕教授合作首次提出利用人工合成的分子機器-分子輪烷獨特的梭動性質(zhì)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)與功能的模擬，進行高效、選擇性的離子跨膜運輸。在前期研究基礎(chǔ)上，研究人員成功設(shè)計合成出[2]輪烷分子體系，該輪烷分子就像是纜車一樣，橫跨磷脂雙分子層，通過位點間的布朗運動實現(xiàn)離子的被動運輸。研究證明輪烷的隨機滑動加速了離子跨膜傳輸，而冠醚識別大環(huán)的引入實現(xiàn)了鉀離子的選擇性運輸。雖然人工分子機器實現(xiàn)了很多生物領(lǐng)域的應(yīng)用，但應(yīng)用在人工離子跨膜傳輸領(lǐng)域還是首例。
論文由博士畢業(yè)生陳素君和碩士畢業(yè)生王一川在包春燕教授，曲大輝教授共同指導下完成，同時獲得了田禾院士、朱麟勇教授、龔學慶教授、楊弋教授的大力支持和悉心指導。該研究成果得到了國家自然科學基金、上海市科技重大專項以及“111”引智計劃等資金的支持。
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