碳水化合物立体化学的直接成像
材料科学
2024-10-29 v1 生物物理
摘要
碳水化合物作为基本的生物结构单元，其功能机制与其复杂的立体化学密切相关。细微的立体化学差异，例如异头物麦芽糖和纤维二糖之间的差异，由于其糖苷键的不同而导致截然不同的性质；前者可被人类消化，而后者则不能。这突出了对单个碳水化合物分子进行精确结构测定以获得更深入功能见解的重要性。然而，其结构复杂性和构象灵活性，加上所需的高空间分辨率，阻碍了对碳水化合物立体化学的直接成像。在此，我们采用非接触式原子力显微镜，结合由机器学习集成加速的数据高效、多保真度结构搜索方法，以确定两种碳水化合物异头物的精确 3D 原子坐标。我们观察到，糖苷键立体化学调节碳水化合物自组装体中的表面手性选择。根据实验数据验证的重建模型提供了可靠的原子级结构证据，揭示了碳水化合物异头现象产生表面手性的起源。我们的研究证实，nc-AFM 是一种在单分子水平上对碳水化合物立体化学进行实空间区分的可靠技术，为生物学研究和材料科学中碳水化合物结构-性质关系的自下而上研究提供了途径。
引用
@article{arxiv.2410.20897,
title = {Direct imaging of carbohydrate stereochemistry},
author = {Shuning Cai and Joakim S. Jestilä and Peter Liljeroth and Adam S. Foster},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.20897},
year = {2024}
}