非自然纳米反应器使点击反应成为焦点

一种可以监测化学反应的蛋白质“纳米反应器”在单个分子的水平上，通过向纳米孔中添加一种非天然氨基酸就可以制造出来。纳米反应器背后的英国研究人员表示，它可以用于跟踪和了解许多其他类型的化学反应。

这项研究建立在先前工作的基础上Hagan Bayley在英国牛津大学的研究小组，利用跨越脂质双分子层的蛋白质孔来跟踪单分子反应通过测量它们之间产生的电流。贝利说:“(到目前为止)这真的仅限于硫醇……因为我们可以将一个半胱氨酸残基放入毛孔中，而半胱氨酸的侧链中含有一个巯基。”为了研究其他反应，Bayley和他的同事Joongoo Lee必须改变反应侧链的性质，他们在蛋白质中加入了一种非天然的氨基酸残留物。

为了建立新的蛋白质孔，含有非天然氨基酸的多肽链的中心部分必须通过化学合成，而周围部分则由细菌制造。然后，这些部分连接在一起，折叠成整体的3D结构，形成一个孔，其中含有烷基的侧链延伸到通道中，取代了通常的硫醇基团。然后Bayley和Lee就可以用毛孔来监测经典点击化学叠氮化物与炔在铜(I)催化剂存在下反应生成三唑的反应。

贝利说:“这种反应的机制很有争议，但我们可以证明的一件事是，这种反应中存在一个持续约5秒的长寿命中间产物。”“这是一个具体的结果，任何为这种反应制定反应机制的人都必须考虑到。”

Bayley说，现在这种方法已经被证明是有效的，还有更多的反应可以进行类似的治疗。他说:“将非天然氨基酸放置在毛孔中的能力为研究广泛的官能团开辟了途径，包括酮、醛、烯烃、二烯、炔烃等等。”“我们特别感兴趣的是将这种新化学技术应用于分子步行者:分子在蛋白质孔内沿着一条经过工程设计的轨道逐步移动。”

该小组甚至正在研究在单个孔中放置多个反应侧链的可能性，并利用这些孔进行催化。贝利说:“我们想把功能团簇放入蛋白质中，就像你在酶的活性位点发现的那样。”“所以我们不能只看化学反应，还要看看它们是否能催化这些反应。”

迈克尔·迈耶来自瑞士弗里堡大学，也从事纳米孔的研究，他说这个实验“做得很漂亮”。“(单分子观测)的真正优势并不总是显而易见的。这里，这是一个非常重要的反应我们有直接的证据证明一个长期存在的中间产物是你在一个正常的化学反应中看不到的。他补充说，这项技术可能会在未来引领该领域走向“令人兴奋的新方向”。