解读分子机器

Posted by SC CHEN on October 5, 2016

2016年诺贝尔化学奖授予了Jean-Pierre Sauvage、Sir J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa,表彰其对分子机器的设计与合成的贡献。人造分子机器,

1959年12月底,物理学家Feynman在美国物理学会的演讲中说道“There’s Plenty of Room at the Bottom”,即小尺度的问题。其中一个问题是,一个机器尺寸的极限是多少?不久后生物学家发现在细胞内,普遍存在着一类蛋白质,可以将化学能(主要指ATP的水解)转化为机械能,这便是分子马达。分子马达几乎参与细胞所有生理运动过程,如细胞运动,信号传导,有丝分裂等。

随着对分子马达结构和机理的解析,科学家提出了对非肽类小分子量分子马达的合成的设想。对于分子马达而言,它必须要满足经历单向的循环过程,可控的将能量转化成另一种形式——光、热、化学能或者电化学势能。对于人造分子马达而言,既可以是旋转运动的(如ATP合成酶),也可以是线型的(如肌肉的伸缩)。

1999年,Kelly博士的化学驱动分子马达,与Feringa博士的光驱动分子马达,在同一期Nature上发表,开启了合成分子机器领域的道路。而通过对人工分子马达的化学研究,最终能重新应用于更广阔的层次,为生命科学打开新的大门。