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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 光信號誘導(dǎo)下偶氮苯類人工受體構(gòu)象變化的研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 在仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的人工超分子系統(tǒng)中引入類似光化學(xué)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(jìn)行照射不同時(shí)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(shí)間不同, 并且其最大吸收波長發(fā)生了紅移.
- 詳細(xì)介紹：
- 在一種仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的人工超分子系統(tǒng)中引入類似光化學(xué)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(jìn)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(jìn)行照射不同時(shí)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(tuán)的作用，為該系統(tǒng)引入了一種外界機(jī)械刺激。通過光的激發(fā)，實(shí)現(xiàn)跨膜受體的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，達(dá)到影響信號的傳導(dǎo)之目的。思路：偶氮苯是一個(gè)典型的光致變色分子, 在不同波長光照射下會可逆地實(shí)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(tuán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行光致異構(gòu)研究
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本研究結(jié)合了跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和光電分子器件兩大生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，通過化學(xué)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)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(dǎo)機(jī)理。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將其導(dǎo)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(dá)分子水平。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.在生物體外，進(jìn)行跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)將為解明信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)理做出貢獻(xiàn)。這在國內(nèi)尚屬首次。 2. 跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是生物體內(nèi)存在最廣泛，也是較為復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)體系之一，因此對其進(jìn)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(xué)信號為終結(jié)的人工信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 生物信號傳導(dǎo)是一切生命活動的基礎(chǔ)，是細(xì)胞個(gè)體完成新陳代謝的本質(zhì)。細(xì)胞膜上各個(gè)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(dǎo)中重要分子事件的過程和機(jī)理, 對生命科學(xué)研究意義重大，而跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(jìn)行跨膜信號細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)將為解明信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)理做出貢獻(xiàn)。因此，對其進(jìn)行人工模擬意義重大。本實(shí)驗(yàn)引入一種偶氮苯化合物作為化學(xué)開關(guān)建立在一種仿G蛋白耦合型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的人工超分子系統(tǒng)中來模擬跨膜受體。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行照射后會從反式變?yōu)轫樖剑僦糜?27nm的可見光下其會恢復(fù)為反式，因其照射時(shí)間不同而恢復(fù)時(shí)間不同，并且其紫外可見吸收光譜會發(fā)生移動，本實(shí)驗(yàn)以此為模擬信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dǎo)體系的受體。
獲獎情況
- 此項(xiàng)研究為全國首次，所以沒發(fā)表過
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 仿生化學(xué)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?cái)U(kuò)展了活動空間。仿似人類的邏輯思維，開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。在上個(gè)世紀(jì)物理仿生學(xué)取得了極大的成功。二十世紀(jì)七十年代以后，由于化學(xué)和生物科學(xué)的快速發(fā)展，對生命過程的理解已達(dá)到分子水平，同時(shí)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(xué)反應(yīng)在本質(zhì)上都是最科學(xué)合理的，因此在二十世紀(jì)八十年代產(chǎn)生了仿生化學(xué)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(jì)九十年代，諾貝爾化學(xué)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(xué)進(jìn)入了新的境界，因而引起科學(xué)界的更大關(guān)注。本作品是以生物體系細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制為理論根據(jù)和范樣，在生物體外構(gòu)建能夠表達(dá)生物體系功能的人工信號轉(zhuǎn)導(dǎo)超分子體系中的部分內(nèi)容。 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)理進(jìn)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(jī)合成、超分子化學(xué)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(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)理論作出了輔證，但這是轉(zhuǎn)導(dǎo)體系中比較簡單的一種，對較復(fù)雜轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)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(jī)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(jī)材料這種性質(zhì)，發(fā)展新型的光器件。還有將偶氮苯基團(tuán)引入高分子體系，研究新型偶氮聚合物，目前已報(bào)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(xué)活性側(cè)基的接枝共聚型體系; (3)含偶氮基團(tuán)的小分子單體通過縮聚、 加聚等反應(yīng)生成聚合物的化學(xué)鍵合型聚合體系。但將偶氮苯基團(tuán)引入人工受體，用以研究跨膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(xué)信號為終結(jié)的人工信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)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。
