基本信息
- 項目名稱：
- 光信號誘導下偶氮苯類人工受體構(gòu)象變化的研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 在仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導的人工超分子系統(tǒng)中引入類似光化學開關(guān)的偶氮苯化合物, 用來模擬跨膜受體. 合成了三種人工受體的中間體4,4’-二氨基酸甲酯偶氮苯.并對化合物的1H NMR譜研究. 以3a為主要研究對象, 在兩種不同介質(zhì), 在365nm的紫外光下進行照射不同時間后, 發(fā)現(xiàn)3a從反式變?yōu)轫樖? 再置于427nm的可見光下, 又從順式變回反式, 所需時間不同, 并且其最大吸收波長發(fā)生了紅移.
- 詳細介紹：
- 在一種仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導的人工超分子系統(tǒng)中引入類似光化學開關(guān)的偶氮苯化合物, 用來模擬跨膜受體. 合成了三種人工受體的中間體4,4’-二氨基酸甲酯偶氮苯(Azo-AAOMe): Azo-PheOMe(3a)、Azo-ValOMe(3b)、Azo-GluOMe(3c), 并對化合物的1H NMR譜進行了研究. 以3a為主要研究對象, 分別在兩種不同介質(zhì)(三氯甲烷和甲醇)中, 在365nm的紫外光下進行照射不同時間后, 發(fā)現(xiàn)3a從反式變?yōu)轫樖? 再置于427nm的可見光下, 又從順式變回反式, 所需時間不同, 并且其最大吸收波長發(fā)生了紅移. 為模擬信號轉(zhuǎn)導體系中受體之構(gòu)象的變化作初步研究.
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 在仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導的人工超分子系統(tǒng)中引入一類偶氮苯結(jié)構(gòu)的化合物模擬跨膜受體。利用具有光致異構(gòu)結(jié)構(gòu)的偶氮苯類功能基團的作用，為該系統(tǒng)引入了一種外界機械刺激。通過光的激發(fā)，實現(xiàn)跨膜受體的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，達到影響信號的傳導之目的。思路：偶氮苯是一個典型的光致變色分子, 在不同波長光照射下會可逆地實現(xiàn)順式-反式異構(gòu)化．偶氮苯類化合物結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)用廣泛合成條件溫和.根據(jù)偶氮苯基團的結(jié)構(gòu)特點，進行光致異構(gòu)研究
科學性、先進性及獨特之處
- 本研究結(jié)合了跨膜細胞信號轉(zhuǎn)導和光電分子器件兩大生物學和化學領(lǐng)域的研究熱點，通過化學方法制備了一種氨基酸甲酯相連的偶氮苯類衍生物Azo-PheOMe， Azo-ValOMe, Azo-GluOMe研究具有很好的理論意義和實際應(yīng)用價值。本實驗為全國首次對人體內(nèi)傳到信號的研究，通過在體外模擬，研究其傳導機理。在實際應(yīng)用中，可以將其導入現(xiàn)有的設(shè)備中，使其功能更加完善，更加精確，從而到達分子水平。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 1.在生物體外，進行跨膜細胞信號轉(zhuǎn)導將為解明信號轉(zhuǎn)導的機理做出貢獻。這在國內(nèi)尚屬首次。 2. 跨膜信號轉(zhuǎn)導是生物體內(nèi)存在最廣泛，也是較為復雜的信號轉(zhuǎn)導體系之一，因此對其進行人工模擬意義重大。 3. 以偶氮苯為基本結(jié)構(gòu)的人工受體在紫外光照射下以順式構(gòu)象為主，可與信使分子相結(jié)合，在可見光照射下以反式構(gòu)象為主，不能與信使分子相結(jié)合，這一過程可完成由光信號為起始到化學信號為終結(jié)的人工信號的跨膜轉(zhuǎn)導。
學術(shù)論文摘要
- 生物信號傳導是一切生命活動的基礎(chǔ)，是細胞個體完成新陳代謝的本質(zhì)。細胞膜上各個重要環(huán)節(jié)蛋白質(zhì)之間的互相作用及生物體系信號傳導中重要分子事件的過程和機理, 對生命科學研究意義重大，而跨膜細胞信號轉(zhuǎn)導過程與受體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能緊密相連。在生物體外進行跨膜信號細胞轉(zhuǎn)導將為解明信號轉(zhuǎn)導的機理做出貢獻。因此，對其進行人工模擬意義重大。本實驗引入一種偶氮苯化合物作為化學開關(guān)建立在一種仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導的人工超分子系統(tǒng)中來模擬跨膜受體。實驗中以苯胺為原料和成的三種人工受體的中間體合成的三種人工受體的中間體4,4’-二氨基酸甲酯偶氮苯, 4,4’-二碘偶氮苯、4,4’-二羥基偶氮苯、4,4’-二羧基偶氮苯 (Azo-AAOMe,Azo-ValOMe, Azo-GluOMe),其中以3a（Azo-PheOMe）為研究對象，在365nm的紫外光下進行照射后會從反式變?yōu)轫樖?，再置?27nm的可見光下其會恢復為反式，因其照射時間不同而恢復時間不同，并且其紫外可見吸收光譜會發(fā)生移動，本實驗以此為模擬信號轉(zhuǎn)導體系中受體之構(gòu)象的變化作初步研究。 偶氮苯類化合物對光信號比較敏感，適合作為人工信號轉(zhuǎn)導體系的受體。
獲獎情況
- 此項研究為全國首次，所以沒發(fā)表過
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 仿生化學的重要性是共知的，模仿動物的行為和能力，使人類離開地面，極大地擴展了活動空間。仿似人類的邏輯思維，開創(chuàng)了計算機和網(wǎng)絡(luò)時代。在上個世紀物理仿生學取得了極大的成功。二十世紀七十年代以后，由于化學和生物科學的快速發(fā)展，對生命過程的理解已達到分子水平，同時也為其巧妙和深奧感到驚嘆。生命體中的一切現(xiàn)象和化學反應(yīng)在本質(zhì)上都是最科學合理的，因此在二十世紀八十年代產(chǎn)生了仿生化學領(lǐng)域。到目前為止，已經(jīng)開發(fā)研制成功許多人工體系，如人工酶體系、人工膜體系和人工光合成體系等。在二十世紀九十年代，諾貝爾化學獎獲得者Jean-Marie Lehn提出利用超分子構(gòu)建分子器件的概念，使仿生化學進入了新的境界，因而引起科學界的更大關(guān)注。本作品是以生物體系細胞信號轉(zhuǎn)導機制為理論根據(jù)和范樣，在生物體外構(gòu)建能夠表達生物體系功能的人工信號轉(zhuǎn)導超分子體系中的部分內(nèi)容。 細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)性、對生物信息的快速響應(yīng)性和級聯(lián)放大效應(yīng)等。利用人工體系對轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的機理進行生物體外探討，無論對基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用研究都是非常有益的。世界首例人工離子通道研究采用有機合成、超分子化學等手法已經(jīng)取得成功，不僅體現(xiàn)了生物傳感器的功能，如對DNA的檢測等，反之對細胞信號轉(zhuǎn)導理論作出了輔證，但這是轉(zhuǎn)導體系中比較簡單的一種，對較復雜轉(zhuǎn)導途徑進行人工化的研究工作，現(xiàn)在尚處于起步階段，據(jù)了解國外從事此類研究的機構(gòu)呈增長趨勢，但都處于初級發(fā)展階段。 而對偶氮苯類化合物的研究則比較成熟，國內(nèi)外的不少研究小組利用有機材料這種性質(zhì)，發(fā)展新型的光器件。還有將偶氮苯基團引入高分子體系，研究新型偶氮聚合物，目前已報道的偶氮聚合物體系主要包括: (1)主2客體摻雜型體系,例如甲基橙摻雜聚甲基丙烯酸酯(MO/ PMMA) ; (2)含偶氮苯光學活性側(cè)基的接枝共聚型體系; (3)含偶氮基團的小分子單體通過縮聚、 加聚等反應(yīng)生成聚合物的化學鍵合型聚合體系。但將偶氮苯基團引入人工受體，用以研究跨膜細胞信號轉(zhuǎn)導人工體系中，利用其光致異構(gòu)化的特性，研究從由光信號為起始到化學信號為終結(jié)的人工信號的跨膜轉(zhuǎn)導過程，目前來看在國內(nèi)可能是首次。這是本作品的最大意義之所在。
