刘俊秋教授团队《Angew.Chem.Int.Ed.》综述：仿生跨膜离子通道的构筑、调控及应用

来源：杭州师范大学时间：2024-12-21 04:35:03

近日，材化学院刘俊秋教授团队在国际著名期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》（IF = 16.2）上发表题为“Transmembrane Ion Channels: From Natural to Artificial Systems”的专题综述，系统性总结化学家们如何利用有机合成的方式实现对天然通道蛋白从结构到功能的模拟。

众所周知，细胞可以利用磷脂膜上的通道蛋白与外界进行物质和信息的交换并维持生命活动的正常运行，天然通道蛋白的功能异常会导致一系列通道类疾病的发生。近四十年来，化学家们通过模拟天然通道结构和性质，构筑了一系列具有较高离子选择性、门控特性、生物活性的人工离子通道，期望通过利用仿生离子通道来替代病变的通道蛋白，实现对离子通道疾病治疗的目的。论文回顾了仿生人工离子通道40年的发展历程，首先介绍不同类型天然跨膜离子（如H⁺, Na⁺, K⁺, Ca⁺, Cl^–）通道蛋白的晶体结构、离子传输机制、生理功能以及这些通道蛋白病变可能引发的各种生理疾病。随后，详细阐述化学家如何利用大环分子（例如环糊精、冠醚、柱芳烃、杯芳烃、葫芦脲、环肽、芳香大环）、人造螺旋、分子机器等新颖结构实现对离子的选择性跨膜传递。此外，论文还介绍了科学家们如何利用pH、光、电压等刺激方式对人工通道离子传输开-关的动态调控。最后，论文总结了当前人工离子通道在抗菌、抗癌、离子通道疾病治疗等生物医药领域的广阔应用前景。