Recunoașterea moleculară
Termenul de recunoaștere moleculară se referă la interacțiunea dintre două sau mai multe molecule specifice prin legături non-covalente, cum ar fi legarea hidrogenului , cea a coordonării , forțelor hidrofobe , forțele van der Waals , interacțiunile π-π , legarea halogenului și alte efecte electrostatice sau electromagnetic (legat de interacțiuni rezonante ). [1] Pe lângă aceste interacțiuni directe, solventul poate avea, de asemenea, un rol indirect indirect în ghidarea recunoașterii moleculare în soluție . [2] Chimia gazdă / gazdă implicată în recunoașterea moleculară arată caracteristica complementarității moleculare . [3]
Sisteme biologice
Recunoașterea moleculară joacă un rol important în sistemele biologice și se observă în stabilirea unor legături precum cea dintre receptor - ligand , antigen - anticorp , ADN - proteină , zahăr - lectină , ARN - ribozom etc. Un exemplu important de recunoaștere moleculară este antibioticul vancomicină care se leagă selectiv de peptidele care au grupări finale D-alanil-D- alanină în celulele bacteriene prin intermediul a cinci legături de hidrogen. Vancomicina este letală pentru bacterii, deoarece odată ce această moleculă se leagă de aceste peptide particulare, acestea devin inutilizabile pentru construirea peretelui celular bacterian.
Sisteme supramoleculare
Sistemele artificiale capabile să prezinte recunoaștere moleculară au fost proiectate în chimia supramoleculară . Unul dintre primele exemple de astfel de sisteme este reprezentat de corona eteri , compuși capabili să lege selectiv cationii specifici. Ulterior au fost dezvoltate mai multe alte sisteme artificiale.
Recunoaștere statică și recunoaștere dinamică
Recunoașterea moleculară poate fi împărțită în recunoaștere moleculară statică și recunoaștere moleculară dinamică . Recunoașterea moleculară statică este legată de o interacțiune cheie / blocare; este o reacție de complexare 1: 1 între o moleculă gazdă și o moleculă gazdă cu formarea unui complex gazdă / gazdă . Pentru a realiza o recunoaștere moleculară statică avansată este necesar să se creeze site-uri de recunoaștere care sunt specifice moleculelor gazdă.
În cazul recunoașterii moleculare dinamice, legarea primei gazde la primul loc de legare a unei gazde influențează constanta de legare a unei a doua gazde cu un al doilea site de legare. [4] În cazul sistemelor alosterice pozitive, legătura stabilită cu prima gazdă crește constanta de asociere a celei de-a doua gazde, în timp ce în cazul sistemelor alosterice negative legătura primei gazde scade constanta de asociere cu a doua. Natura dinamică a acestui tip de recunoaștere moleculară este deosebit de importantă deoarece oferă un mecanism pentru reglarea legării în sistemele biologice. Recunoașterea moleculară dinamică poate amplifica capacitatea de a diferenția între diferite molecule țintă concurente prin mecanisme care implică variații conformaționale („corectură”). Recunoașterea moleculară dinamică este, de asemenea, studiată pentru aplicațiile sale în senzori chimici și mașini moleculare extrem de funcționale.
Complexitatea în recunoașterea moleculară
Un studiu realizat cu metode in silico descrie recunoașterea moleculară ca fenomen de organizare. Chiar și pentru molecule mici, cum ar fi carbohidrații , este imposibil să se prevadă sau să se proiecteze procesul de recunoaștere moleculară, chiar presupunând că puterea fiecărei legături individuale de hidrogen este exact cunoscută. [5]
Notă
- ^ I. Bioactivitate cosmică, macromoleculară: este o interacțiune rezonantă între macromolecule? - Teorie și aplicații. , în IEEE Trans Biomed Eng. , vol. 41, nr. 12, 1994, pp. 1101-14, DOI : 10.1109 / 10.335859 , PMID 7851912 .
- ^ Riccardo Baron, Water in Cavity-Ligand Recognition , în Journal of American Chemical Society , vol. 132, nr. 34, 2010, pp. 12091–97, PMID 20695475 .
- ^ Samuel H. Gellman, Introducere: Recunoaștere moleculară , în Chemical reviews , vol. 97, nr. 5, 1997, pp. 1231-32, DOI : 10.1021 / cr970328j , PMID 11851448 .
- ^ Seiji Shinkai, Masato Ikeda, Atsushi Sugasaki, Masayuki Takeuchi, Sisteme alosterice pozitive proiectate pe schele supramoleculare dinamice: către comutarea și amplificarea afinității și selectivității oaspeților , în Conturile cercetării chimice , vol. 34, nr. 6, 2001, pp. 494-503, DOI : 10.1021 / ar000177y , PMID 11412086 .
- ^ Jörg Grunenberg, Complexitatea în recunoașterea moleculară , în Phys. Chem. Chem. Fizic. , vol. 13, 2011, pp. 10136-46, DOI : 10.1039 / C1CP20097F .
