《阳离子相互作用CATIONINTERACTON课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阳离子相互作用CATIONINTERACTON课件.ppt（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、阳离子-相互作用CATION-INTERACTON,李美容,非共价相互作用,一:范德华力二：氢键三：-四：阳离子-相互作用,阳离子-作用,阳离子-作用是一种存在于阳离子和芳香性体系之间的相互作用，被认为是一种新型的分子间相互作用。Ma J C,Dougherty D A.The cation-interaction.Chem Rev,1997,97:13031324 Kim K S,Tarakeshwar P,Lee J Y.Molecular clusters of-systems:Theoretical studies of structures,spectra,and origin of
2、 interactionenergies.Chem Rev,2000,100:41454186,生物体系中的阳离子-作用,阳离子-作用广泛存在于生物体系中,理论和实验研究均表明,阳离子-作用对蛋白质结构稳定性及功能、蛋白质-核酸作用、受体-配体识别、药物-靶标的结合等起重要作用.Gallivan J P,Dougherty D A.Cation-interactions in structural biology.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:94599464 Gallivan J P,Dougherty D A.Cation-interactions in s
3、tructural biology.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:94599464,蛋白质结构中典型的阳离子-作用,CheY 蛋白中Mg2+和Phe14 间的阳离子-作用,蛋白质结构中典型的阳离子-作用,电鳐AChE 晶体结构中ACh 季铵头和Trp84 间的阳离子-作用,阳离子-作用分类,第一类是简单无机金属阳离子如Na+、K+，Mg2+和Ca2+和芳香体系之间的作用;第二类是有机阳离子和芳香体系之间的作用;第三类是分子中带部分正电荷的原子(如NH键中的氢原子)与芳香体系之间的作用。Zacharias N,Dougherty D A.Cation-intera
4、ctions in ligand recognition and catalysis.Trends Pharmcol Sci,2002,23:281287,阳离子-作用分类,第一类阳离子-作用主要涉及蛋白质或核酸与无机金属阳离子的结合作用、各种金属离子通道的选择性、以及一些金属有机复合物.Bellsolell L,Prieto J,Serrano L,Coll M.Magnesium binding to the bacterial chemotaxis protein CheY results in large conformationalchanges involving its func
5、tional surface.J Mol Biol,1994,238:489495,阳离子-作用分类,第二类阳离子-作用的典型代表为乙酰胆碱(ACh)和乙酰胆碱酯酶(AChE)的结合作用。Sussman J L,Harel M,Frolow F,Oefner C,Goldman A,Toker L,Silman I.Atomic structure of acetylcholinesterase from TorpedoCalifornica:A prototypic acetylcholine-binding protein.Science,1991,253:872879,阳离子-作用分类,
6、第三类阳离子-作用的强度比较弱,通常为几个kcalmol1(1 cal=4.184 J),甚至更小.,一个阳离子与多个芳香性残基侧链作用的现象.,De Vos A M,Ultshc M,Kossiakoff A A.Human growth hormone and extracellular domain of its receptor:Crystal structure of the complex.Science,1992,255:306312,人生长激素受体的晶体结构,“芳香环-阳离子-芳香环”相互作用的结构单元,细菌周质配体结合蛋白ProX 的晶体结构,配体GB 与三个Trp 残基间的
7、阳离子-作用,阳离子-作用的实验和理论研究,早在1981 年,Sunner等人就发现在气相中阳离子可以和芳香性体系结合.但直到上世纪90 年代初,这种作用才被人们所认识和接受.目的是研究阳离子-作用的特征、本质及其可能的应用。Sunner J,Nishizawa K,Kebarle P.Ion solvent molecule interactions in the gas phase.The potassium ion and benzene.J Phys Chem,1981,85:18141820,涉及的阳离子主要有:各种金属阳离子(主要包括Li+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2
8、+及一些过渡金属离子)、无机铵离子及有机铵离子(主要包括NH4+、甲基铵和四甲基铵等)等。,阳离子-作用的实验和理论研究,芳香性体系包含:苯及其衍生物、各种芳香性氨基酸残基和核酸碱基以及重要活性化合物(如药物)分子中的芳香环等体系.这些研究在一定程度上揭示了阳离子-作用的某些结构特征、相互作用的强度及组成.,阳离子-作用的实验和理论研究,阳离子-作用的实验和理论研究,实验研究,气相中的阳离子-体系的实验研究多采用高压质谱(HPMS)、离子回旋加速共振、红外光谱等手段对小的模型体系进行研究。近来,Rodgers等人则采用极限碰撞诱导解离(Threshold Collision-Induced D
9、issociation)的方法进行研究.Amunugama R,Rodgers M T.Influence of substituents on cation-interactions.5.Absolute binding energies of alkali metal cation-anisole complexes determined by threshold collision-induced dissociation and theoretical studies.In J Mass Spec,2003,222:431450.,实验研究,液相和固相中的阳离子-作用的研究主要是运用N
10、MR、UV/可见光/荧光光谱、圆二色谱、电导滴定和X-射线晶体衍射等技术 Takemura H,Nakamichi H,Sako K.Pyrene-azacrown ether hybrid:Cation-interaction.Tetra.Lett,2005,46:20632066.,理论研究,原子和电子水平上研究阳离子-作用是理解阳离子-作用本质的关键,密度泛函和MP2，量子化学方法。Ma J C,Dougherty D A.The cation-interaction.Chem Rev,1997,97:13031324 Jiang H L,Zhu W L,Tan X J,Gu J D,C
11、hen J Z,Chen K X,Ji R Y.Theoritical study on the interaction batween cation and system.I.DFT study on the interaction and conformer of ammoniumbenzene system.Sci China Seri B-Chem,1998,41:535542.,阳离子-作用的研究意义,开展阳离子-作用研究不仅可以发展非键相互作用理论,深化人们对一些重要生物过程的理解,而且可以帮助人们改进现有分子力场,提高生物大分子理论模拟研究的精度。,阳离子-作用的研究展望,就阳离子-作用研究的应用前景而言,其研究结果将有助于发现新的受体结合位点,提出新的作用机理,设计新的配体和药物分子甚至功能多肽或蛋白质.,思考,二茂铁,思考,COT2与Ba2+形成的化合物,离子键型的阳离子-键.,思考,THANK YOU!,
