分子层面“压力锅”帮助分解蛋白质

蛋白质由氨基酸通过酰胺键连接构成。酰胺键一般被认为惰性很强，通常呈平面结构。可是当需要选择性地活化酰胺键将分子转化为其它有机物的时候，酰胺键的惰性就很成问题。

靠原子间非共价作用力、自动形成的分子笼结构（分子层面的“压力锅”）示意图。（NINS/IMS）

研究人员曾尝试选择性地扭转酰胺键控制其活性，但是这需要涉及多步骤复杂的有机反应，而且只能在有机体内进行。

由日本东京大学和分子科学研究所合作的研究，造出一种靠原子间非共价作用力、自动形成的分子笼结构，利用这种结构限制酰胺分子，犹如将它们挤压后禁锢在一个笼子中，因而称其为分子层面的“压力锅”。

这份新公布的研究发现，在这种“压力锅”中，酰胺键可以被扭转至34度角，使目标分子水解反应速度提升5倍。

研究人员还通过向笼子结构混入不参加反应的“填充分子”，实现控制反应速度的效果，这在所有同类研究中为首次。

研究称，将锥形填充分子与目标分子混合禁锢在一个笼内，目标分子将保持平面形状，反应速度提升3倍;将平面的填充分子与目标分子混在一个笼内，填充分子将改变目标分子的形状使其呈现扭转结构，反应速度可提升14倍。

研究人员还展示了不需要通过复杂的化学反应，酰胺分子即可以在笼子内出现扭转被激活的效果。

“我们在寻找新的笼子类型，能更高效地激活目标，并将它们应用于其它目标分子类别。通过新的笼子结构，我们将开发激活惰性分子全新的方法。将来，我们设计的笼子可以作为催化剂，选择性地挤压和激活目标分子的特定酰胺键，和用于人体的药物前体的激活剂。”

这份研究近期发表在《自然-化学》（Nature Chemistry）期刊上。