Le molecole chirali sono definite come molecole non sovrapponibili alle loro immagini speculari, molto simile a quello della struttura ossea della mano umana sinistra e destra. Esistono molti esempi di molecole chirali in natura, tra cui proteine ​​e acido desossiribonucleico (DNA). I processi dinamici di queste molecole chirali sono altamente significativi per comprendere la loro attività biologica. Infatti, l'aggregazione proteica è associata a molte condizioni patologiche, compreso il morbo di Alzheimer, che è causato dall'accumulo di frammenti di beta-amiloide all'interno del cervello nel tempo. Così, è importante comprendere e osservare tale aggregazione e conformazione molecolare (chirale) nel tempo.

Le opzioni attualmente disponibili per l'analisi della conformazione molecolare includono la microscopia elettronica e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). Entrambi i metodi richiedono l'estrazione del campione in condizioni difficili, un processo lungo che può danneggiare la conformazione molecolare del campione. La seconda limitazione a questi metodi è che il risultato finale fornirà solo la conformazione del composto in un momento specifico.

Questo nuovo metodo prevede il dicroismo circolare di aggregazione-annientamento (AACD) e una molecola chirale ben studiata chiamata 1, 1'-binaptil derivati ​​(BN). È stato osservato che i segnali CD del BN sono stati annichiliti dopo la formazione degli aggregati BN, probabilmente a causa del cambiamento conformazionale del 1, Gruppo 1'-binaptil durante il processo di aggregazione.

Nel loro lavoro, quattro molecole chirali a base di BN (rispettivamente da P-1 a P-4) sono state sintetizzate attraverso semplici reazioni di accoppiamento Suzuki. I polimeri con le unità BN "aperte" hanno mostrato chiari segni di dicroismo chirale annichilito da aggregazione (AACD). Quando le unità BN sono state bloccate, l'annientamento è trattenuto. I polimeri sono stati prima disciolti in un solvente organico, tetraidrofurano (THF). Il secondo passaggio prevedeva l'aggiunta di acqua, un povero solvente per i polimeri, è stato gradualmente aggiunto alla soluzione, che ha portato alla formazione di aggregati. Gli spettri CD dei diversi polimeri sono stati presi a diverse frazioni di acqua e analizzati. Questa metodologia ha permesso ai ricercatori di analizzare il processo di aggregazione molecolare in tempo reale.

Una simulazione di dinamica molecolare (MD) dei polimeri è stata eseguita in THF e acqua per esaminare ulteriormente la relazione tra l'annichilazione del CD e il cambiamento conformazionale. Questo modello indicava che P-1 aperto mostrava un'ampia distribuzione dell'angolo diedro ma P-3 bloccato mostrava una distribuzione stretta. Dalla soluzione all'aggregato, il nei polimeri aperti (P-1 e P-2) diventa più negativo e parte dei conformeri si rilassano da cisoide a transoide. La nei polimeri bloccati (P-3 e P-4) aumenta leggermente e la conformazione cisoide è preservata durante tutto il processo di aggregazione.

"La combinazione di simulazione MD e analisi sul cambiamento dell'intensità del distico CD e sulla divisione della lunghezza d'onda durante il processo di aggregazione è quindi un metodo interessante di monitoraggio in situ e in tempo reale del cambiamento conformazionale, " ha affermato il prof. Ben-Zhong TANG di HKUST, che ha condotto questa ricerca.

"Questo è molto più economico, metodo più semplice per monitorare i cambiamenti conformazionali nelle macromolecole chirali significa che possiamo applicare questo metodo per comprendere più facilmente molti processi biologici, " ha detto il dottor Haoke ZHANG, un coautore del documento.