Das vorteilhafte Zusammenwirken von künstlichen Strukturen mit
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Das vorteilhafte Zusammenwirken von künstlichen Strukturen mit lebenden Systemen schafft die Grundlage der medizinischen Chemie und der chemischen Biologie auf molekularer Ebene, und von Biotechnik auf der Ebene von Gewebe oder Organismen. Das Hauptziel dieses Antrags ist das Potential solcher Interaktionen im Nanobereich zu erforschen, indem künstliche Analoga der Komponenten biologischer Kontrollsysteme entwickelt werden, die Informationen kommunizieren, verstärken und manipulieren können um die Kontrolle über chemische und biochemische Reaktivitäten und Reaktionswege herbeizuführen. Clayden und seine Mitarbeiter zeigten kürzlich dass Oligomere der achiralen quaternären Aminosäure Aib, die stabile, klar definierte 310 helikale Foldamere ausbilden, in der Lage sind, einige Eigenschaften und Funktionen von biologischen Rezeptoren, wie des GPCR, nachzuahmen. Sie zeigten, dass durch eine stereochemische Beeinflussung an einem Ende einer sonst achiralen Helix, eine Bevorzugung der Gängigkeit über mehrere helikale Windungen hervorgerufen wird. Daraus entwickeln sie schaltbare Strukturen, in denen durch die Absolutkonfiguration an einem stereogenen Zentrum an einem Ende einer Helix eine Änderung in der Umgebung eines spektroskopischen Reporters, mehrere Nanometer entfernt, am anderen Ende, herbeigeführt werden kann. Weiters waren sie in der Lage dieses Umschalten über reversible, kovalente Wechselwirkungen in einem Prozess hervorzurufen, der das Binden eines Liganden an einer Bindungsstelle nachahmt, wodurch eine konformative Änderungen in einem Rezeptor verursacht wird. Dementsprechend, wurde bereits ein grundlegender Fortschritt in Richtung fähiger biomimetischer Systeme gemacht, der einige der Funktionen biologischer Kommunikationseinheiten auf molekularer Ebene zeigt. Jedoch ist die Kommunikation bis lang auf intramolekulare Kommunikation einzelner Moleküle beschränkt gewesen. Daher ist der in diesem Antrag behandelte nächste Hauptdurchbruch, die Entwicklung von Methoden, die Kommunikation zwischen Molekülen, in einer intermolekularen Weise ermöglichen sollen. Idealerweise soll dies zu einem chemischen Output an Information führen, zum Beispiel einer Veränderung der Reaktivität oder der Freisetzung eines chemischen "Boten". Diese Herausforderung soll durch zwei parallele Herangehensweisen behandelt werden. Erstens, werden wir eine direkte intermolekulare Kommunikation zwischen relativ unfunktionalisierten helikalen Wasserstoffbrückenbindungen Molekülen, ausbildet. in Diese einem Lösungsmittel Untersuchen werden anstreben, einige das keine fundamentale Eigenschaften der betreffenden Helices prüfen, jedoch wird es wahrscheinlich nötig sein, engere Wechselwirkungen zwischen den Helices zu erzeugen. Daher soll die Möglichkeit intermolekularer Kommunikation sogar in hydroxydischen Medien und letztendlich in Wasser untersucht werden. Das Endziel dieses Projektes würde einen bedeutenden Durchbruch in der synthetischen Konstruktion von biomimetischen Kontrollsystemen darstellen, der konformative und stereochemische Aspekte zu Konzepten der Systemchemie und sogar der synthetischen Biologie beisteuern würde.
