Кіріспе

Ерітіндіде болжамды жолдармен бүгілетін тізбекті молекула. Химияда, фолдомер – бұл ерітіндіде конформациялық реттелген күйге өтетін дискретті тізбекті молекула (олигомер). Олар – ақуыздардың, нуклеин қышқылдарының және полисахаридтердің α-спиральдар мен β-парақтар сияқты анықталған конформацияларға бүгілу қабілетін имитациялайтын жасанды молекулалар. Фолдомердің құрылымы, қатар орналаспаған мономерлер арасындағы ковалентті емес өзара әрекеттесулер арқылы тұрақтандырылады. Фолдомерлердің негізгі мақсаты – болжамды құрылымы бар ірі молекулаларды жасау. Фолдомерлерді зерттеу молекулалық өздірілім, молекулалық тану және "хост-мездем" химиясы тақырыптарымен байланысты.

Дизайн

Фолдамерлер мөлшері бойынша әр түрлі болуы мүмкін, бірақ олар ковалентті емес, жақын орналаспаған өзара әрекеттесулердің болуымен сипатталады. Бұл анықтама полиизоцианаттар (көбінесе полиуретан деп аталады) және полипролиндер сияқты молекулаларды қамтымайды, себебі олар жақын ковалентті өзара әрекеттесулердің нәтижесінде сенімді түрде спиральдарға жиырылады. Фолдамерлер динамикалық жиырылу реакциясына ие (жазық → жиырылған), онда макроскопиялық жиырылудың себебі сольвофобикалық эффектілер (гидрофобтық құлау) болып табылады, ал жиырылған фолдамердің соңғы энергиялық күйі ковалентті емес өзара әрекеттесулерге байланысты. Бұл өзара әрекеттесулер ең тұрақты үшіншілік құрылымды қалыптастыру үшін бірлесіп жұмыс істейді, толық жиырылған және жазық күйлер кез келген жартылай жиырылған күйге қарағанда тұрақтырақ болады.

Қиюды болжау

Фолдамердің құрылымын оның бастапқы тізбегінен болжауға болады. Бұл процеске әртүрлі жағдайларда атомдық деңгейде бүктелу тепе-теңдіктерінің динамикалық симуляциялары кіреді. Мұндай талдау кішкентай белоктарға да қолданылуы мүмкін; алайда, 2024 жылдың өзінде есептеу технологиясы ең қысқа тізбектерден басқа барлық тізбектерді симуляциялай алмайды. Фолдамердің бүктелу жолы әртүрлі термодинамикалық және кинетикалық жағдайларда эксперименттік жолмен анықталған ең қолайлы құрылымнан ауытқуды өлшеу арқылы анықталуы мүмкін. Құрылымдағы өзгеріс, ең қолайлы құрылымның негізгі атомдық орнынан түбірлік орташа квадраттық ауытқуды есептеу арқылы өлшенеді. Фолдамердің әртүрлі жағдайлардағы құрылымын есептеу арқылы анықтап, содан кейін тәжірибелік жолмен тексеруге болады. Температураның өзгеруі, еріткіштің тұтқырлығы, қысым, pH және тұз концентрациясы – барлығы фолдамердің құрылымы туралы құнды ақпарат береді. Бүктелудің кинетикасын және бүктелу тепе-теңдіктерін өлшеу, осы әртүрлі жағдайлардың фолдамер құрылымына қалай әсер ететінін байқауға мүмкіндік береді. Төменде сипатталған үш дизайн Мурдың ең ірі пептидомиметикалық топтарынан – β пептидтерден, γ пептидтерден және δ пептидтерден, сондай-ақ олардың мүмкін мономерлік комбинацияларынан өзгешеленеді. α аминқышқылы және цис β аминциклопропанкарбоксил қышқылынан (цис β АКК) тұратын гетеролигопептидті пайдаланып, олар жеті қалдықтан тұратын олигомерлерде спиральді тізбектердің қалыптасуын және бес қалдықта конформацияның анықталуын анықтады, бұл циклдік β аминқышқылы бар пептидтерге тән ерекшелік.

Нуклеотидомиметика

Нуклеотидомиметикалар көбінесе фолдамерлерге жатпайды. Көпшілігі ДНК-ны нақтыланбаған түрде бағыттау үшін жеке ДНК негіздерін, нуклеозидтерді немесе нуклеотидтерді имитациялауға құрылған. Олардың медициналық қолданыстары кең, оның ішінде қатерлі ісікке, вирустарға және саңырауқұлақтарға қарсы қолданылады.

Абиотикалық

Абиоттық фолдамерлер – динамикалық бүлуді көрсетуге арналған органикалық молекулалар. Олар белгілі бірнеше маңызды молекулааралық өзара әрекеттесулерді пайдаланады, олар олардың дизайнымен оңтайландырылған. Мысалы, олигопирролдар хлорид сияқты аниондармен байланысқанда сутекті байланыс арқылы ұйымдасады (суретке қараңыз). Анион қатысуында бүлу шақырылады: полипиррол топтарында басқа жағдайда конформациялық шектеулер аз.

Басқа мысалдар

m Фенилен этинилен олигомерлері сольвофобиялық күштер және ароматикалық үйлесім арқылы спираль тәрізді конформацияға жиырылады. β-пептидтер амин және карбоксил қышқылы арасында қосымша бірлік бар аминқышқылдарынан құралған. Олар ферменттік ыдырауға төзімді және антимикробтық активтілігі бар екені көрсетілген. Пептоидтар – N-субституцияланған полиглициндер, олар стерикалық өзара әрекеттесулерді пайдаланып, I типті полипролинге ұқсас спиральді құрылымдарға жиырылады. Гидрофобтық және ароматикалық үйлесімнің ықпалымен сулы ерітінділерде жиырылатын аэдамерлер. Ароматикалық олигоамидтік фолдамерлер. Бұл мысалдар – ең ірі және ең жақсы сипатталған фолдамерлердің кейбіреулері. Брилацидин сияқты ариламидтік фолдамерлер.