生物学的分子のハロゲン結合

短い酸素 - ハロゲン相互作用は、1950年代から有機化学で知られており、最近、超分子集合体の設計で搾取されています。タンパク質および核酸構造の本調査は、リガンド結合および分子折りたたみに影響を与える可能性のある分子間および分子内相互作用を安定化する可能性があると同様のハロゲン結合を明らかにしています。生体分子のハロゲン結合は、短いC-X ... O-Y相互作用として定義できます（C-Xは炭素結合塩素、臭素、またはヨウ素であり、O-Yはカルボニル、ヒドロキシル、荷電カルボキシレート、またはリン酸群です）、XはXです。... o距離は、それぞれのファンデルワールス半径の合計（3.27 a、br ... oの場合3.37 a、i ... o）および3.50 a ...C-X ... O角度は約165度（ハロゲンの強い方向偏光と一致）とX ... O-Y角度約120度で、小分子で見られるジオメトリに準拠できます。代替幾何学は、生体分子に見られるより複雑な環境によって課すことができます。これは、2種類のドナーシステムのどれが相互作用に関与しているかに応じて、（i）酸素の孤立ペア電子（そして、窒素と硫黄の孤立電子））原子または（ii）ペプチド結合またはカルボキシレートまたはアミド基の非局在PI電子。したがって、ハロゲン結合の相互作用パートナーの特定の幾何学と多様性は、ナノテクノロジーの薬物および材料としてリガンドを設計するための新しい汎用性の高いツールを提供します。

Short oxygen-halogen interactions have been known in organic chemistry since the 1950s and recently have been exploited in the design of supramolecular assemblies. The present survey of protein and nucleic acid structures reveals similar halogen bonds as potentially stabilizing inter- and intramolecular interactions that can affect ligand binding and molecular folding. A halogen bond in biomolecules can be defined as a short C-X...O-Y interaction (C-X is a carbon-bonded chlorine, bromine, or iodine, and O-Y is a carbonyl, hydroxyl, charged carboxylate, or phosphate group), where the X...O distance is less than or equal to the sums of the respective van der Waals radii (3.27 A for Cl...O, 3.37 A for Br...O, and 3.50 A for I...O) and can conform to the geometry seen in small molecules, with the C-X...O angle approximately 165 degrees (consistent with a strong directional polarization of the halogen) and the X...O-Y angle approximately 120 degrees . Alternative geometries can be imposed by the more complex environment found in biomolecules, depending on which of the two types of donor systems are involved in the interaction: (i) the lone pair electrons of oxygen (and, to a lesser extent, nitrogen and sulfur) atoms or (ii) the delocalized pi -electrons of peptide bonds or carboxylate or amide groups. Thus, the specific geometry and diversity of the interacting partners of halogen bonds offer new and versatile tools for the design of ligands as drugs and materials in nanotechnology.