的deoxyribo核酸或DNA是携带生物体遗传信息的分子系统，可以利用它的两条螺旋链转录和放大信息。创造这样的人造分子系统，在功能上匹配或超过DNA自然是科学家们非常感兴趣的。双螺旋文件夹就是这样一种分子系统。
螺旋折叠体是一类人造分子，它们折叠成明确的螺旋结构，就像蛋白质和核酸中的螺旋一样。由于它们的手性和构象切换特性，它们作为刺激响应型可切换分子、可调手性材料和协同超分子系统引起了相当大的关注。双螺旋折叠体不仅表现出更强的手性，而且还具有独特的性质，例如手性信息从一条手性链转录到另一条手性链，而不具有手性性质，这使得在与复制相关的高阶结构控制(如核酸)中具有潜在的应用前景。然而，由于难以平衡开关和稳定性所需的动态特性，人工控制这种人工分子的手性开关特性仍然具有挑战性。虽然过去已经开发了各种螺旋分子，但双螺旋分子和超分子中扭转方向的报道很少。
在理学院化学系Hidetoshi Kawai教授的带领下，包括化学系Kotaro Matsumura先生在内的日本东京科学大学(Tokyo University of Science)的一组研究人员取得了突破性进展，他们开发了一种新的机械元件，称为具有可控手性开关的双螺旋单金属折叠体。Kawai教授解释说:“在这项研究中，我们成功地合成了一种双螺旋单核配合物，在螺旋中心有一个金属阳离子桥接，以平衡稳定性和动态性能。这些结构可以通过使用不同的溶剂改变两个螺旋链的左右缠绕方向来进行反转切换。”他们的研究发表在2024年7月19日的《美国化学学会杂志》上。
研究人员用两条l型联吡啶型链合成了双螺旋单金属折叠体，与锌阳离子形成配合物后形成双螺旋结构。x射线晶体学揭示了以金属阳离子为中心的双螺旋结构。研究人员研究了单金属折叠膜在外部刺激下的可切换性，发现双螺旋形式的螺旋末端可以在溶液中展开，导致在高温下有利于打开的形式，并在低温下有利于折叠成双螺旋形式。
有趣的是，具有手性链的双螺旋单金属折叠体的螺旋度可以根据非手性溶剂进行控制。例如，在非极性溶剂(甲苯、己烷、乙二氧乙烷)中，它变成左手型或m型，而在路易斯碱溶剂(丙酮、DMSO)中，它变成右手型或p型。引入螺旋链的手性链构象被发现对这种M/P转换很重要。此外，他们还发现，当带有手性链的螺旋链与没有手性链的螺旋链混合时，螺旋的缠绕方向被传递和放大到没有手性链的非手性链，螺旋反转能力保持不变。
在强调这种新分子的重要性时，Matsumura先生说:“我们合成的双螺旋单金属折叠体具有应用于新型开关手性材料的潜力，这种材料可以通过小的输入输出不同的手性特性，并可用于开发手性传感器。此外，我们预计这种新的分子结构将通过传递和放大其优越的手性，促进脱离和有组织的超分子系统的形成，就像那些在自然界中发现的那样。”
总的来说，本研究标志着实现人工可控双螺旋结构的重要一步，为新型高阶分子系统和分子信息处理铺平了道路。
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希望本篇文章《新型生物双螺旋结构的分子调控：可切换手性的创新突破》能对你有所帮助！
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