Войти
Кристаллическая структура короткого пептида L-Lys-D-Ala-D-Ala (предшественник бактериальной клеточной стенки), связанного с антибиотиком ванкомицином посредством водородных связей 
Кристаллическая структура двух изофталевых кислот, связанных с молекулой-хозяином водородными связями 
Статическое распознавание между одним гостем и одним сайтом привязки хоста. При динамическом распознавании связывание первый гость в первом сайте связывания вызывает изменение конформации, которое влияет на константу ассоциации второго гостя во втором сайте связывания. В данном случае это положительная аллостерическая система. Термин « молекулярное распознавание» относится к специфическому взаимодействию между двумя или более молекулами посредством нековалентных связей, таких как водородная связь, координация металлов, гидрофобные силы, силы Ван-дер-Ваальса, π-π взаимодействия, галогенные связи или эффекты резонансного взаимодействия. Помимо этих прямых взаимодействий, растворители могут играть доминирующую косвенную роль в распознавании молекул в растворе. Хозяин и гость участвует в молекулярном распознавании обладают молекулярной комплементарностью. Исключение составляют молекулярные контейнеры, включая, например, нанотрубки, в которых порталы существенно контролируют селективность.
Рибосома является биологической машина, которая использует динамику белка на наномасштабах чтобы перевести РНК в белках Молекулярное распознавание играет важную роль в биологических системах и наблюдается промежуточный рецептор-лиганд, антиген - антитело, ДНК - белок, сахар - лектина, РНК - рибосомы и т.д. Важным примером молекулярного распознавания является антибиотик ванкомицин, который селективно связывается с эти пептиды с клеммой D-аланил-D-аланина в бактериальных клетках через пять водородных связей. Ванкомицин является смертельным для бактерий, поскольку, как только он связался с этими конкретными пептидами, они не могут быть использованы для построения клеточной стенки бактерий.
Недавняя работа предполагает, что элементы молекулярного распознавания могут быть синтетически произведены в наномасштабе, что позволяет избежать необходимости в естественных молекулярных элементах распознавания для разработки инструментов распознавания малых молекул. Биомиметические полимеры, такие как пептоиды, могут использоваться для распознавания более крупных биологических мишеней, таких как белки, а конъюгация полимеров с синтетическими флуоресцентными наноматериалами может генерировать синтетические макромолекулярные структуры, которые служат в качестве синтетических антител для оптического распознавания и обнаружения белков.
Химики продемонстрировали, что можно создать множество искусственных супрамолекулярных систем, которые обнаруживают молекулярное распознавание. Одним из первых примеров такой системы являются краун-эфиры, которые способны избирательно связывать определенные катионы. Однако с тех пор был создан ряд искусственных систем.
Молекулярное распознавание можно разделить на статическое молекулярное распознавание и динамическое молекулярное распознавание. Статическое молекулярное распознавание можно сравнить с взаимодействием ключа и замочной скважины; это реакция комплексообразования типа 1: 1 между молекулой-хозяином и молекулой-гостем с образованием комплекса хозяин-гость. Для достижения улучшенного статического молекулярного распознавания необходимо создавать сайты узнавания, специфичные для гостевых молекул.
В случае динамического молекулярного распознавания связывание первого гостя с первым сайтом связывания хозяина влияет на константу ассоциации второго гостя со вторым сайтом связывания. приводя к кооперативности связывания. В случае положительных аллостерических систем связывание первого гостя увеличивает константу ассоциации второго гостя. В то время как для отрицательных аллостерических систем связывание первого гостя снижает константу ассоциации со вторым. Динамический характер этого типа молекулярного распознавания особенно важен, поскольку он обеспечивает механизм для регулирования связывания в биологических системах. Динамическое молекулярное распознавание может повысить способность различать несколько конкурирующих целей с помощью механизма проверки конформации. Динамическое молекулярное распознавание также изучается для применения в высокофункциональных химических сенсорах и молекулярных устройствах.
Недавнее исследование, основанное на молекулярном моделировании и константах соответствия, описывает молекулярное распознавание как явление организации. Даже для небольших молекул, таких как углеводы, процесс распознавания невозможно предсказать или спроектировать, даже если предположить, что сила каждой отдельной водородной связи точно известна. Однако, как отмечает Mobley et al. В заключение следует отметить, что точное предсказание событий молекулярного распознавания должно выходить за рамки статического снимка одного кадра между гостем и хозяином. Энтропии являются ключевыми факторами связывающей термодинамики, и их необходимо учитывать для более точного прогнозирования процесса распознавания. Энтропии редко наблюдаются в одинарных связанных структурах (статический снимок).
Джеле указал, что при погружении в жидкость и смешивании с другими молекулами силы флуктуации заряда способствуют объединению идентичных молекул в качестве ближайших соседей. В соответствии с этим принципом множественные копии полипептида, кодируемого геном, часто подвергаются молекулярному узнаванию друг с другом, образуя упорядоченную структуру мультиполипептидного белка. Когда такой белок образован из полипептидов, продуцируемых двумя разными мутантными аллелями конкретного гена, белок, состоящий из смеси полипептидов, может проявлять большую функциональную активность, чем мульти-полипептидный белок, образованный каждым из мутантов по отдельности. В таком случае явление называется внутригенной комплементацией.
Внутригенная комплементация (также называемая межаллельной комплементацией) была продемонстрирована во многих различных генах у множества организмов. Крик и Оргель проанализировали результаты таких исследований и пришли к выводу, что внутригенная комплементация, как правило, возникает в результате взаимодействия различных дефектных полипептидных мономеров, когда они образуют упорядоченный агрегат, который они назвали «мультимером».
