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[材料资讯] 姜涛课题组Nature:人工高分子模拟天然跨膜质子通道功能

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发表于 2020-1-13 07:00:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
新引进人才姜涛教授在博士后期间的模拟蛋白质功能高分子设计工作在线发表于《自然》杂志(Nature, 2020, 577, 216-220)。论文标题为“Single-Chain Heteropolymers Transport Protons Selectively and Rapidly”。

质子通道

质子通道
       发展有生物活性的人工材料一直是许多领域的研究焦点。跨膜离子通道由于在细胞信号转导、物质传递、能量转换等生命过程中发挥关键作用,是人工材料设计的一个重要目标。结构已知的天然离子通道蛋白在分子层面展示出极为精巧的序列与结构控制,这也使设计者长期希望通过搭建复杂膜内立体结构来寻求高效的离子通道功能。近些年,可控膜内通道结构的研究已取得很大的进展,然而设计具有接近天然通道复杂度,以及同时在传输选择性和速率上达到天然通道水平的人工材料仍有极大的挑战性。该工作提出了另一个研究思路,绕开复杂结构设计的难题,以离子跨膜传递的机理为设计基础,以跨膜质子通道为目标,设计了可自发嵌入磷脂双分子层的随机序列两亲高分子,在膜内形成了动态氢键网络作为质子跳跃传递途径。该高分子质子通道在传递速率和选择性方面皆达到接近A型流感M2质子通道的水平。这项工作也介绍了如何通过四种单体RAFT聚合,调控具有随机序列和动态结构的高分子的整体化学性质,为关联高分子序列与功能方面的研究提供了一个有效的方法。
       姜涛教授为论文的第一作者,加州大学伯克利分校的Ting Xu教授为通讯作者。
       论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1881-0      

       RAFT是可逆加成-断裂链转移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization)的简称,是活性/可控自由基聚合(CRP)的一种。另外还有iniferter,NMP,ATRP,IPT,SETRP等。1998年,Rizzardo在第37届国际高分子大会上作了“Tailored polymers by free radical processes”的报告,首次提出了可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)的概念。在传统的自由基聚合体系中,自由基浓度较高,容易发生自由基的终止反应,导致反应不可控。如果在聚合体系中加入链转移常数高的特种链转移剂,使得增长自由基和该链转移剂之间进行退化转移,从而降低自由基的浓度,就有可能实现活性自由基聚合。

        姜涛厦门大学化学化工学院教授。主要研究方向:超分子生命分析;功能生物材料;蛋白与多肽自组装设计;蛋白类疾病机理研究。

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