《以螺旋高分子為骨架的仿生酶研究》是依託吉林大學，由董澤元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：以螺旋高分子為骨架的仿生酶研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董澤元
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題將報導螺旋高分子人工酶的設計及其酶學性質研究。利用人造摺疊體發展的平台，選用已經研究成熟的芳香醯胺類螺旋分子作為骨架，構建兩種不同的人工酶：水解酶模型和谷胱甘肽過氧化物酶模型。通過調節螺旋分子的長度、構象、螺旋手性以及人工酶的催化部位環境，研究螺旋高級結構與催化活性的關係，加深對天然酶催化機制的理解。多酶體系的套用，有利於研究螺旋高級結構在催化領域的一般性規律，為未來設計更高效的酶模型提供重要的基礎信息。此外，我們還設計了單一螺旋手性的仿生酶。這些具有單一左手螺旋或單一右手螺旋的仿生酶在結構上是獨特的，它們有潛力和優勢替代DNA模板催化劑，並套用到手性催化反應領域。通過本課題的研究，闡明酶催化過程中螺旋結構與功能的本質關係，發展有重要套用前景的高效手性催化劑。
結題摘要
為了構築螺旋高分子仿生酶，本項目發展了芳香醯胺類螺旋高分子以及自摺疊螺旋高分子體系。針對以芳香醯胺類螺旋高分子為骨架構築人工酶的設計方案，我們合成了製備螺旋高分子所需的具有不同結構特徵的單體庫。利用不同的單體，通過類似肽合成的方法製備了不同鏈長的寡聚物和聚合物，並將催化功能基團引入到螺旋結構中獲得了兩類酶模型體系。為了理解分子手性到螺旋手性的放大規律，我們系統研究了手性碳原子如何誘導螺旋手性的機制，發現了在同序列分子結構中螺旋長度變化會引起螺旋手性反轉的新現象。通過手性基團的誘導控制，我們能夠控制螺旋高分子人工酶在催化過程中的空間選擇性。除了芳香醯胺類螺旋高分子外，我們利用螺旋密碼子的設計想法發展了特色的自摺疊螺旋高分子體系。自主設計的自摺疊螺旋高分子體系製備簡單，解決了螺旋高分子領域中剛性螺旋高分子模板合成困難的問題。芳香共軛螺旋高分子的成功製備首次實現了單根螺旋高分子的STM成像。自摺疊螺旋高分子的中空手性孔道不僅可以實現分子識別與跨膜傳輸，其具有類似天然酶的獨特微環境，可以有效實現催化作用。為了更容易製備螺旋高分子模板，我們設計了自摺疊動態共價螺旋高分子體系，實現了孔道內選擇性催化作用。本研究建立的芳香醯胺類螺旋高分子以及自摺疊螺旋高分子體系有望在分子識別、物質傳輸、仿生酶催化、超分子組裝、手性分離和含孔膜材料等領域展現獨具特色的套用前景。
