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仿生学人工受体区分雄性和雌性激素

东京工业大学化学与生命科学实验室的化学家设计并开发了一种胶囊型合成受体,可以区分雄性和雌性类固醇激素。即,该受体对雄激素[1]雄性激素在水中显示出异常的高结合亲和力。

今天发表在Science Advances上,他们的成就是仿生设计的一个典型例子[2] - 创造了模仿自然思想的系统。作者说:“天然生物受体可以利用它们的蛋白质口袋识别出雄性和雌性类固醇激素之间微小的结构差异。”“然而,到现在为止人工模仿这个功能一直很困难。”

他们突破的关键是在受体内独特的腔体设计(模仿天然口袋,但使用不自然的组件)。这个空腔被多金属框架[3]环绕在一起,与金属离子结合在一起,使受体成为一个半刚性容器 - 一个足够灵活,可以补充激素的形状,并诱导有效的键合相互作用。

该研究由Michito Yoshizawa,Masahiro Yamashina及其同事进行,是该团队之前为医疗和环境领域的各种生物传感应用开发创新纳米胶囊的工作的延续。

他们的实验表明,合成受体优先以类似于天然雄激素受体的顺序结合类固醇性激素,从雄性激素如睾酮和雄酮中开始,然后是雌性激素,如孕酮和β-雌二醇。当将雄性和雌性激素的混合物置于60摄氏度的水溶液中悬浮10分钟时,该受体仅以超过98%的选择性结合睾酮(参见图)。即使当混合物含有大量过量的雌性激素时,也实现了高水平的选择性。

利用X射线晶体学分析,研究人员观察到球形腔在包裹睾酮时会变形为椭圆形。他们说这种构象变化有助于增强受体和激素之间的分子间相互作用。

更进一步,该团队设计了一种使用该受体检测极少量雄性激素的方法。他们制备了一种受体染料复合物,在没有睾酮的情况下发出蓝绿色荧光。通过添加纳克量的睾酮,在封装后荧光显着降低,这是一种显着的新的超灵敏检测方法。

“我们设想我们的合成受体将用于开发实用的,超灵敏的类固醇性激素分析装置,从医疗工具到运动中的兴奋剂控制,在不久的将来,”研究人员说。

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