Oddziaływania niekowalencyjne kation-π - ich rola w przyrodzie. (Polish)

Noncovalent cation-π interactions - their role in nature. (English)

Non-covalent interactions play an extremely important role in organisms. The main non-covalent interactions in nature are: ion-ion interactions, dipole-dipole interactions, hydrogen bonds, and van der Waals interactions. A new kind of intermolecular interactions - cation-π interactions - is gaining increasing attention. These interactions occur between a cation and a π system. The main contributors to cation-π interactions are electrostatic, polarization and, to a lesser extent, dispersion interactions. At first, cation-π interactions were studied in a gas phase, with metal cation- aromatic system complexes. The characteristics of these complexes are as follows: an increase of cation atomic number leads to a decrease of interaction energy, and an increase of cation charge leads to an increase of interaction energy. Aromatic amino acids bind with metal cations mainly through interactions with their main chain. Nevertheless, cation-π interaction with a hydrophobic side chain significantly enhances binding energy. In water solutions most cations preferentially interact with water molecules rather than aromatic systems. Cation-π interactions occur in environments with lower accessibility to a polar solvent. Cation-π interactions can have a stabilizing role on the secondary, tertiary and quaternary structure of proteins. These interactions play an important role in substrate or ligand binding sites in many proteins, which should be taken into consideration when the screening of effective inhibitors for these proteins is carried out. Cation-π interactions are abundant and play an important role in many biological processes. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Oddziaływania niekowalencyjne odgrywają niezwykle istotną rolę w organizmach żywych. Głównymi oddziaływaniami niekowalencyjnymi występującymi w przyrodzie są: oddziaływania jon- -jon, oddziaływania dipol-dipol, wiązania wodorowe czy oddziaływania van der Waalsa. Coraz większą uwagę poświęca się nowemu rodzajowi oddziaływań międzycząsteczkowych - kation-π. Są to oddziaływania występujące między kationem a układem wiązań π. Główne siły wchodzące w skład oddziaływań kation-π to: elektrostatyczne, polaryzacyjne i w mniejszym stopniu dyspersyjne. Oddziaływania kation-π najwcześniej obserwowano w fazie gazowej, w kompleksach kationów metali z cząsteczkami aromatycznymi. Energie tych kompleksów charakteryzują się następującymi zależnościami: wzrost liczby atomowej kationu zmniejsza wartości energii oddziaływania, a wzrost ładunku kationu zwiększa siły oddziaływania. Kationy metali wiążą się z aminokwasami aromatycznymi, głównie przez oddziaływania z łańcuchem głównym, jednak oddziaływanie kation-π z aromatycznym łańcuchem bocznym istotnie wzmacnia energię wiązania. W roztworach wodnych bardziej korzystne energetycznie dla większości kationów są oddziaływania z cząsteczkami wody niż z układami aromatycznymi. Do zaistnienia stabilnych oddziaływań kation-π jest potrzebne środowisko o ograniczonej dostępności dla rozpuszczalnika polarnego. Oddziaływania kation-π mogą wpływać stabilizująco na strukturę drugo-, trzecio- i czwartorzędową białek. Odgrywają istotną rolę w miejscach wiążących substrat lub ligand w białkach, co może mieć istotne znaczenie przy poszukiwaniu skutecznych inhibitorów tych białek. Oddziaływania kation-π są powszechne i odgrywają dużą rolę w wielu procesach biologicznych. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Copyright of Advances in Hygiene & Experimental Medicine / Postepy Higieny i Medycyny Doswiadczalnej is the property of Sciendo and its content may not be copied or emailed to multiple sites or posted to a listserv without the copyright holder's express written permission. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.)