Guanidinium/ammonium competition and proton transfer in the interaction of the amino acid arginine with the tetracarboxylic 18-crown-6 ionophore

文献情報

出版日 2018-01-05
DOI 10.1039/C7CP07975C
インパクトファクター 3.676
著者

Juan Ramón Avilés-Moreno, Giel Berden, Jos Oomens, Bruno Martínez-Haya


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要旨

The recognition of arginine plays a central role in modern proteomics and genomics. Arginine is unique among natural amino acids due to the high basicity of its guanidinium side chain, which sustains specific interactions and proton exchange biochemical processes. The search for suitable macrocyclic ionophores constitutes a promising route towards the development of arginine receptors. This study evaluates the conformational features involved in the binding of free arginine by the polyether macrocycle (18-crown-6)-tetracarboxylic acid. Infrared action vibrational spectroscopy and quantum-chemical computations are combined to characterize the complexes with net charges +1 and +2. The spectrum of the +1 complex can be explained in terms of a configuration predominantly stabilized by a robust bidentate coordination of guanidinium with a carboxylate group formed from the deprotonation of one side group of the crown ether. The released proton is transferred to the amino terminus of arginine, which then coordinates with the crown ether ring. In an alternative type of conformation, partly consistent with experiment, the amino terminus is neutral and the guanidinium group inserts into the crown ether cavity. In the +2 complexes, arginine is always doubly protonated and the most stable conformations are characterized by a tripodal coordination of the ammonium –NH3+ group of arginine with the oxygen atoms of the macrocycle ring, while the interactions of the amino acid with the side carboxylic acid groups of the crown ether acquire a remarkable lesser role.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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