Получен самозатягивающийся трилистный молекулярный узел

Учёные из Кембриджского университета (Великобритания), работающие в области динамической комбинаторной химии, совершенно случайно обнаружили молекулу, способную самопроизвольно складываться в трилистный узел с выходом, близким к количественному.

Экспериментируя с различными комбинациями «строительных блоков», химики получили молекулы, состоящие из трёх гидрофобных нафталиндиимидных фрагментов, связанных между собой гидрофильными аланинами. А в качестве терминальных групп использовались цистеиновые фрагменты, за счёт которых такие молекулы способны образовывать дисульфидные мостики. Доминирующий в структуре нафталиндиимидный мотив, попав в водную среду, приступает к немедленным поискам какого-либо взаимодействия, способного помочь ему избежать назойливого водного окружения. Но на первых порах это может быть только образование димера с другой такой же молекулой через дисульфидный мостик. По мере удлинения молекул нафталиндиимидные фрагменты получают всё больше возможностей «зарыть себя» как можно глубже внутри сложных объёмных образований. Однако в случае образования высших олигомеров всё возрастающую деструктивную роль начинают играть гидрофильные аланины, стремление которых посвятить себя воде вызывает распад дисульфидных связей.

В итоге наиболее стабильной формой оказывается простой тример (данные масс-спектрометрии), появление которого можно сделать практически количественным, повысив полярность воды добавлением простой соли.

Дальнейшее исследование показало, что тример самопроизвольно закручивается в трилистный узел — узел с тремя петлями, который не может быть распутан без разрыва дисульфидного мостика.

Первый молекулярный узел был получен химиками лишь в 2010 году, но тогда в качестве связующего центра выступал ион металла, то есть это был не вполне узел, а своего рода «цветок с резко выделенной сердцевиной». Молекулярные узлы притягивают взоры химиков-синтетиков и биохимиков, поскольку большинство природных белков существует именно в виде самозапутывающихся узлов. Более всего интригует в работе кембриджских комбинаторов то, что они, сами того не ведая, применили тот же метод, который использует природа, включая как чередование гидрофобных и гидрофильных фрагментов в молекуле, так и образование лабильных дисульфидных мостиковых связей. После появления термодинамически стабильного узла он сохраняет свою устойчивость и вне водной среды.