功能化膽酸二聚體的合成及陰陽離子同向跨膜轉(zhuǎn)運活性.pdf

1、鑲嵌在細胞膜上的離子通道是由一類特殊的蛋白質(zhì)構(gòu)成的親水性孔道，它擔(dān)負起離子進出細胞的重任。通道蛋白的功能一旦異常，將導(dǎo)致機體一系列病變，統(tǒng)稱“離子通道病”。鑒于離子通道在生理和病理上的重要醫(yī)學(xué)意義，用人工合成的有機小分子化合物來模擬天然離子通道的結(jié)構(gòu)和功能，成為一個備受關(guān)注的研究課題。迄今，已有多種小分子化合物，例如，靈桿菌素類、方酰胺類、杯四吡咯類、脲及硫脲類以及膽甾酸類等被報道不僅對陰離子表現(xiàn)出優(yōu)良的轉(zhuǎn)運活性和選擇性，其中一部分化合

2、物還具有一定的抗菌抗腫瘤等生物活性。
　　本課題組在前期的工作中，利用膽酸分子構(gòu)筑了一系列功能化膽酸二聚體?；诼蚜字?EYPC)脂質(zhì)體模型的pH discharge實驗表明，該類化合物嵌入磷脂雙分子層后表現(xiàn)出有趣的離子跨膜轉(zhuǎn)運活性。例如，我們前期合成的以剛性對苯二甲胺為連接基團，并以氨基修飾的膽酸二聚體能夠以陽離子/質(zhì)子交換機制選擇性轉(zhuǎn)運陽離子。
　　為了優(yōu)化上述化合物的離子轉(zhuǎn)運性能，并闡明連接基團和附加功能團的性質(zhì)對離子

3、跨膜轉(zhuǎn)運性能的影響，本研究設(shè)計合成了三類功能化膽酸二聚體。第一類是化合物1和2。該類化合物在保留剛性對苯二甲胺連接兩個膽酸單元基本骨架的基礎(chǔ)上，分別引入胍基和羥基作為附加功能團。當(dāng)化合物嵌入磷脂雙層膜中，胍基和羥基可通過氫鍵等相互作用與陰離子結(jié)合，協(xié)助陰離子跨膜轉(zhuǎn)運。
　　第二類是化合物3。首先，化合物3以方酰胺和兩個剛性對苯二胺連接兩個膽酸單元。因此，當(dāng)化合物3嵌入膜中處于完全伸展的構(gòu)象時，分子長度與磷脂雙分子層的厚度相匹配，能

4、夠橫跨整個雙層膜。其次，化合物3中的方酰胺可通過氫鍵等相互作用與陰陽離子結(jié)合，協(xié)助陰陽離子跨膜轉(zhuǎn)運。
　　第三類是化合物4和5。首先，化合物4和5保留以剛性對苯二甲胺連接兩個膽酸單元的基本骨架，使分子處于完全伸展的構(gòu)型時可以橫跨整個雙層膜。其次，當(dāng)化合物4和5嵌入雙層膜中，方酰胺基團可通過氫鍵等作用與陰陽離子結(jié)合，協(xié)助陰陽離子跨膜轉(zhuǎn)運。最后，與化合物4相比，化合物5具有更大的脂溶性，因此，更容易與磷脂雙分子層膜相互作用，可望發(fā)揮更

5、優(yōu)異的離子跨膜轉(zhuǎn)運活性。
　　化合物1-5均以膽酸為原料，通過一系列反應(yīng)合成得到。化合物1-5的結(jié)構(gòu)用低分辨質(zhì)譜、高分辨質(zhì)譜、1H-NMR和13C-NMR確認。
　　接下來，以EYPC脂質(zhì)體為模型，采用氯離子選擇性電極法和熒光光譜法詳細研究了化合物1-5的陰離子跨膜轉(zhuǎn)運性能。氯離子選擇性電極實驗表明，化合物1-5均具有陰離子轉(zhuǎn)運活性?；衔?主要是陰陽離子的同向轉(zhuǎn)運機理，而化合物2則主要是質(zhì)子與陰離子的同向轉(zhuǎn)運作用。化合物1

6、在膜中主要以2個分子聚集形成具有離子轉(zhuǎn)運作用的活性結(jié)構(gòu)，而化合物2主要以單個分子形成。另外，化合物1和2對不同一價陰離子具有選擇性。其中，化合物1的陰離子選擇性是I-＞Br-≈NO3-＞Cl-;而化合物2的陰離子選擇性則為I-＞NO3-＞Br-≈Cl-?；衔?對堿金屬陽離子有一定的選擇性(Li+＞Na+＞K+≈Rb+＞Cs+)。
　　化合物3主要以2～4個分子聚集形成具有離子轉(zhuǎn)運作用的活性結(jié)構(gòu)，作用機制為陰離子調(diào)控的陰陽離子同向

7、轉(zhuǎn)運作用。另外，化合物3的陰離子選擇性為I-＞Cl-＞Br-＞NO3-。
　　化合物4和5主要也是陰陽離子的同向轉(zhuǎn)運機理，在膜中主要以單個分子形成具有離子轉(zhuǎn)運作用的活性結(jié)構(gòu)?；衔?和5對I-表現(xiàn)出了較高的選擇性，而對其它陰離子選擇性較低。另外，化合物5的Cl-轉(zhuǎn)運活性強于化合物4。
　　從上述研究結(jié)果可以得到一些有趣的構(gòu)效關(guān)系。首先，改變二聚體中附加功能團的性質(zhì)能夠調(diào)控離子跨膜轉(zhuǎn)運性能，如化合物1和2。其次，二聚體連接基團