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新的生物衍生金属有机骨架模仿DNA

2019-04-09 01:29:49??


材料科学领域已经变得热衷于“金属 - 有机骨架”(MOF),有机配体连接的金属离子组成的多功能化合物,从而形成一维,二维或三维结构。现在有一个不断增长的MOF应用清单,包括分离石化产品,从重金属和氟化物阴离子中排出水,以及从中回收氢或甚至是金。

但最近,科学家们开始制造MOF,由常用构成生物分子的构件组成,例如蛋白质的氨基酸或DNA的核酸。除了传统的MOF在化学催化中的应用外,这些生物衍生的MOF还可以用作难以分离和用其他方法研究的复杂生物分子的模型。

现在,EPFL Valais Wallis的一个化学工程师团队合成了一种新的生物衍生MOF,可以用作“纳米反应器” - 一个可以发生微小的,不可接近的反应的地方。在Kyriakos Stylianou的带领下,来自Berend Smit和Lyndon Emsley实验室的科学家用腺嘌呤分子构建并分析了新的MOF,腺嘌呤分子是构成DNA和RNA的四个核碱基之一。

其原因是模仿DNA的功能,其中之一包括腺嘌呤与另一种核碱基胸腺嘧啶之间的氢键相互作用。这是形成DNA双螺旋的关键步骤,但它也有助于细胞内DNA和RNA的整体折叠。

研究他们的新MOF,研究人员发现胸腺嘧啶分子在其毛孔内扩散。模拟这种扩散,他们发现胸腺嘧啶分子与MOF‘s腔上的腺嘌呤分子氢键结合,这意味着它成功地模仿了DNA上发生的事情。

“腺嘌呤分子作为结构导向剂和‘锁定‘胸腺嘧啶分子在我们的MOF腔内的特定位置,”Kyriakos Stylianou说。因此,研究人员利用这种锁定方式照亮了胸腺嘧啶负载的MOF - 一种催化化学反应的方法。

因此,胸腺嘧啶分子可以二聚成二胸腺嘧啶产品,科学家们可以将其分离出来 - 这是一个巨大的优势,因为二胸腺嘧啶与皮肤癌有关,现在可以很容易地进行分离和研究。

“总体而言,我们的研究强调了生物衍生MOF作为纳米反应器通过特定相互作用捕获生物分子,并将其转化为其他分子的实用性,”Stylianou说。


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