谷氨酸功能化双氰基二苯乙烯bola两亲分子的合成、聚集诱导发光特性及抗癌潜力研究

本研究针对蛋白质相互作用中精氨酸-谷氨酸识别机制难以在复杂体系中解析的问题，设计合成L-/D-谷氨酸功能化双氰基二苯乙烯bola两亲分子（L-Glu-DCBS/D-Glu-DCBS）。通过AIE特性分析、分子相互作用研究及生物活性测试，发现其与L-/D-精氨酸通过1.06-1.68 ?氢键结合，并展现抗菌、抗肿瘤潜力，为开发新型抗癌剂提供分子模型。

　　

在生命科学领域，精氨酸(Arg)与谷氨酸(Glu)的相互作用是调控蛋白质功能的关键机制，涉及激素释放、免疫应答等生理过程。然而，复杂蛋白质结构中精氨酸侧链与谷氨酸识别位点的精确作用模式一直难以解析。传统研究受限于大分子蛋白质体系的复杂性，亟需建立简化模型来揭示这一分子识别规律。

中国科学院的研究团队创新性地采用bola两亲分子（具有双亲水端基的线性分子）作为研究载体，设计合成了L-/D-谷氨酸修饰的双氰基二苯乙烯衍生物（L-Glu-DCBS/D-Glu-DCBS）。这类化合物不仅具备聚集诱导发光(AIE)特性——在DMSO/水混合溶剂中随浓度增加荧光增强，更通过分子间氢键（N-H—O键长1.06-1.68 ?）与L-/D-精氨酸特异性结合，成功模拟了蛋白质中精氨酸-谷氨酸的识别模式。研究发表在《Journal of Molecular Structure》上，为开发靶向蛋白质相互作用的新型抗癌药物提供了理论依据。

关键技术包括：1）Knoevenagel缩合反应构建双氰基二苯乙烯骨架；2）紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析AIE特性；3）傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证氢键相互作用；4）体外抗菌、抗真菌及细胞毒性实验评估生物活性。

【材料与方法】
通过t-BuOK催化Knoevenagel反应合成关键中间体4,4′-((1Z,1′Z)-1,4-苯基双(2-氰基乙烯-2,1-二基))二苯甲酸（DCBS 3），再与L-/D-谷氨酸甲酯缩合获得目标分子。

【合成与表征】
L-Glu-DCBS和D-Glu-DCBS在DMSO/水中表现出显著AIE效应，荧光强度随水含量增加而升高，证实其作为荧光探针的潜力。

【分子相互作用】
理论计算显示L-Glu-DCBS-1与L-精氨酸的氢键网络更稳定，其中氮氧原子间距1.06-1.68 ?，模拟了天然蛋白质中Arg⁺与羧酸根的离子-氢键协同作用。

【生物活性】
化合物对多种微生物表现出抑制活性，D-构型分子因避免L-精氨酸过载副作用，在抗癌应用中更具优势。

该研究通过精巧的分子设计，首次在简单有机体系中重现了精氨酸-谷氨酸的识别机制。特别值得注意的是，D-构型化合物规避了L-精氨酸的毒副作用，为开发基于D-氨基酸的抗癌药物开辟新途径。团队提出的bola两亲分子模型不仅解决了复杂蛋白质体系的研究难题，其AIE特性更为活体成像提供了可能。这项工作由Sidhanath Vishwanath Bhosale领导，获得CSIR-IICT（印度化学技术研究所）支持，相关技术已申请专利保护。未来可进一步优化分子结构，用于靶向肿瘤微环境中特定的蛋白质相互作用。