Хиральные молекулы определяются как молекулы, которые не накладываются друг на друга на их зеркальных изображениях, так же, как молекулы костей левой и правой рук человека. Есть много примеров хиральных молекул в природе, включая белки и дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Динамические процессы этих хиральных молекул очень важны для понимания их биологической активности. Действительно, агрегация белка связана со многими патологическими состояниями, включая болезнь Альцгеймера, которая вызывается накоплением бета-амилоидных фрагментов в мозге с течением времени. Таким образом, важно понимать и наблюдать такую (хиральную) молекулярную агрегацию и конформацию во времени.
Доступные в настоящее время варианты анализа молекулярной конформации включают электронную микроскопию и спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Оба метода требуют извлечения образца в жестких условиях, трудоемкого процесса, который может повредить молекулярную конформацию образца. Второе ограничение этих методов заключается в том, что конечный результат будет обеспечивать конформацию соединения только в конкретный момент времени.
Этот новый метод включает в себя круговой дихроизм агрегации-аннигиляции (AACD) и хорошо изученную хиральную молекулу, называемую 1,1′-бинаптильными производными (BN). Наблюдалось, что CD-сигналы BN аннигилируют после образования агрегатов BN, вероятно, из-за конформационного изменения 1,1′-бинаптильной группы в процессе агрегации.
В своей работе четыре хиральные молекулы на основе BN (P-1 — P-4 соответственно) были синтезированы с помощью простых реакций сочетания Suzuki. Полимеры с «открытыми» звеньями BN демонстрировали явные признаки аннигилированного агрегацией хирального дихроизма (AACD). Когда блоки BN были заблокированы, уничтожение сдерживается. Полимеры сначала растворяли в органическом растворителе тетрагидрофуране (ТГФ). Второй этап включал добавление воды, плохого растворителя для полимеров, постепенно добавляли к раствору, что приводило к образованию агрегатов. Спектры CD различных полимеров были взяты при разных фракциях воды и проанализированы. Эта методология позволила исследователям анализировать процесс молекулярной агрегации в режиме реального времени.
Молекулярной динамики (МД) моделирование полимеров проводили в ТГФ и воды для дальнейшего изучения взаимосвязи между CD аннигиляции и конформационных изменений. Эта модель показала, что открытый P-1 показал широкое распределение двугранного угла θ, но закрытый P-3 показал узкое распределение. От решения к агрегату θ в открытых полимерах (P-1 и P-2) становится более отрицательным, и часть конформеров расслабляется от цисоида к трансоиду. Θ в запертых полимерах (P-3 и P-4) немного увеличивается, и конформация цизоида сохраняется на протяжении всего процесса агрегации.
«Таким образом, сочетание моделирования и анализа MD по изменению интенсивности куплетов CD и расщеплению длин волн в процессе агрегации, таким образом, является привлекательным методом мониторинга конформационных изменений на месте и в реальном времени», — сказал профессор HKUST Бен-Чжун ТАНГ. , который вел это исследование.
«Это гораздо более дешевый и простой метод мониторинга конформационных изменений в хиральных макромолекулах означает, что мы можем применять этот метод для более легкого понимания многих биологических процессов», — сказал д-р Хаоке ЧЖАНГ, соавтор статьи.
