Computer Led Design of Helical Arylamide Foldamer for Selective Water Transport
用于选择性水传输的螺旋芳酰胺折叠体的计算机设计
基本信息
- 批准号:1710466
- 负责人:
- 金额:$ 36万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-06-15 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
To support continued economic growth and maintenance of human health, it is vital to have access to sufficient quantities of clean water. However, we are increasingly unable to meet this need, and water scarcity is now considered one of the most serious global challenges of this century. A key problem is the lack of low-cost and high-efficiency technologies for water purification. With support from the Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program of the NSF Chemistry Division, Drs. Vojislava Pophristic and Zhiwei Liu at the University of the Sciences are designing highly permeable and selective water channels that will significantly improve water filtration by allowing the passage of water, while blocking salts and other impurities. The channels are cylindrical hollow helices that are formed by assembly of specific chemical building blocks. The group first designs the channel on the computer by creating and optimizing the building block sequences. The promising candidates are then made in the laboratory and tested by experiments. This project is a training ground for students at a science-focused university, a community college and one of the nation's Historically Black Colleges and Universities (HBCU).The project builds upon the group's development of computational approaches for accurate structure and dynamics prediction of arylamide foldamers. The arylamide scaffolds form stable single or duplex helices of application-appropriate lengths and inner cavity dimensions. The modularity and tunability of arylamide foldamers make them excellent candidates for the design of water transport channels by mimicking structural characteristics of aquaporins. The group designs water channels by establishing sequence-structure-function relationship using rational and combinatorial sequence generation and molecular dynamics simulations, followed by optimization for selectivity. The project includes an international collaboration with Dr. Ivan Huc, who experimentally verifies computationally obtained structures and measures water/ion/proton conductivities. An important aspect to this project is that it helps us understand naturally occurring filtration processes, such as selective water transport by aquaporins, which play a critical role in human health.
为了支持持续的经济增长和维持人类健康,至关重要的是要获得足够数量的清水。但是,我们越来越无法满足这一需求,现在缺水被认为是本世纪最严重的全球挑战之一。一个关键问题是缺乏用于水净化的低成本和高效技术。在NSF化学部的大分子,超分子和纳米化学计划的支持下。科学大学的Vojislava Pophristic和Zhiwei Liu正在设计高度渗透性和选择性的水通道,这些通道将通过允许水通过,同时阻止盐和其他杂质,从而显着改善水过滤。通道是圆柱空心螺旋,由特定化学构建块组装而成。小组首先通过创建和优化构建块序列来设计计算机上的通道。然后在实验室中制作有希望的候选人,并通过实验进行测试。该项目是针对科学大学的学生,社区学院和美国历史上黑人大学和大学之一(HBCU)的培训理由。该项目基于该小组的计算方法发展,以准确地结构和动态预测芳基酰胺折叠剂。芳基酰胺支架形成适合应用的长度和内部空腔尺寸的稳定的单或双链螺旋。芳基酰胺折叠剂的模块化和可调性使其成为通过模仿水通道蛋白的结构特征设计水通道的出色候选。该小组通过使用有理和组合序列的产生和分子动力学模拟建立序列结构函数关系来设计水通道,然后对选择性进行优化。该项目包括与Ivan Huc博士的国际合作,他在实验上验证了计算获得的结构并测量水/离子/质子电导率。该项目的一个重要方面是,它可以帮助我们了解自然发生的过滤过程,例如Aquaporins的选择性水运输,在人类健康中起着至关重要的作用。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hybrid Pyridine–Pyridone Foldamer Channels as M2‐Like Artificial Proton Channels
混合吡啶 - 吡啶酮折叠体通道为 M2 - 类似于人工质子通道
- DOI:10.1002/anie.202200259
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shen, Jie;Ye, Ruijuan;Liu, Zhiwei;Zeng, Huaqiang
- 通讯作者:Zeng, Huaqiang
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