过渡金属离子对组氨酸水亲和性的增强

过渡金属离子广泛存在于生物环境中，并对许多维持生命的生理过程至关重要。近来，诸如 Cu$^{2+}$、Zn$^{2+}$、Ni$^{2+}$ 等过渡金属离子已被证明能够提高芳香族生物分子的解溶解度。与 Cu$^{2+}$ 相比，Zn$^{2+}$ 对色氨酸 (Trp) 等生物分子溶解度的增强作用较弱。另一方面，Zn$^{2+}$ 在人血浆中浓度更高，并且在蛋白质中出现频率高于其他过渡金属离子，因此阐明 Zn$^{2+}$ 是否能增强其他芳香族氨基酸的溶解度具有重要意义。在此，我们观察到芳香族氨基酸组氨酸 (His) 在 ZnCl$_2$ 溶液中的溶解度被大大增强。基于第一性原理计算，这种溶解度的增强归因于 His 与 Zn$^{2+}$ 之间的阳离子-$\pi$ 相互作用。我们的结果对芳香族药物的生物利用度具有重要意义，并为理解 Zn$^{2+}$ 的生理功能提供了新见解。