Crystal growth inhibitors for the prevention of L-cystine kidney stones through molecular design.
Crystal growth inhibitors for the prevention of L-cystine kidney stones through molecular design.
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DOI：
10.1126/science.1191968
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发表时间：
2010-10-15
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Ward MD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rimer JD;An Z;Zhu Z;Lee MH;Goldfarb DS;Wesson JA;Ward MD
L-胱氨酸的结晶是胱氨酸尿症肾结石形成的关键过程，这种疾病影响到至少20,000名美国公民。目前对这种疾病的治疗方法有一定的效果，但往往会产生副作用。实时原子力显微镜显示，L-胱氨酸二甲酯(L-CDME)和L-胱氨酸甲酯(L-CME)是L-胱氨酸的结构模拟物，由于L-胱氨酸溶质分子在晶体表面的特殊结合阻碍了L-胱氨酸溶质分子的附着，显著降低了L-胱氨酸的六个对称性等价的{100}台阶的生长速度。令人惊讶的是，L-CDME和L-CME产生了习性不同的L-胱氨酸晶体，揭示了两种抑制剂在晶体表面的不同结合模式。原子力显微镜在纳米尺度上的观察反映了L-CDME和L-CME存在下晶体产量和晶体尺寸的减少，共同提出了一种通过设计晶体生长抑制剂来预防L-胱氨酸结石的新途径。
Crystallization of L-cystine is a critical process in the pathogenesis of kidney stone formation in cystinuria, a disorder affecting at least 20,000 U.S. citizens. Current therapeutic treatments for this disease are somewhat effective but often lead to adverse side effects. Real-time in situ atomic force microscopy (AFM) reveals that L-cystine dimethylester (L-CDME) and L-cystine methylester (L-CME) – structural mimics of L-cystine – dramatically reduce the growth velocity of the six symmetry-equivalent {100} steps, emanating from well-defined hexagonal spiral dislocations, due to specific binding at the crystal surface that frustrates the attachment of L-cystine solute molecules. Surprisingly, L-CDME and L-CME produce L-cystine crystals with different habits that reveal different binding modes of the two inhibitors at the crystal surfaces. The AFM observations at the nanoscale are mirrored by reduced crystal yield and crystal size in the presence of L-CDME and L-CME, collectively suggesting a new pathway to the prevention of L-cystine stones through the design of crystal growth inhibitors.
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