我院汪骋教授课题组在利用二维非对称金属有机单层（Janus-MOL）进行光驱动质子主动传输研究方面取得进展，相关研究成果“Light-driven proton transport across liposomal membranes enabled by Janus metal-organic layers”于近日发表于Chem(DOI: 10.1016/j.chempr.2021.10.020)。
质子跨细胞膜的定向传输对生命过程至关重要。例如，在光驱动下，光合细菌可在膜内外形成质子浓度梯度，驱动ATP的合成。细胞膜的非对称性是定向质子传输的前提。金属有机单层（Metal-Organic Layers，MOLs）具有二维结构和易表面修饰的特点，能够与脂质体复合，模仿光合细菌。鉴于此，汪骋教授课题组设计合成了基于卟啉的Janus-MOLs，将其作为人造质子泵成功实现了光驱动质子主动传输。Janus-MOL通过微乳的方法制备得到，其两侧分别用羧基醌和阿维A酸（Acitretin）进行功能化，得到的Janus-MOL附着在脂质体表面形成LP-Janus-MOL。在光驱动下，Janus-MOL中的卟啉吸光，将电子和空穴分别转移到受体羧酸醌和给体阿维A酸上，随后与脂质体中自由扩散的苯醌（Q）/氢化半醌（HQ·）发生氧化还原反应，并与质子转移耦合，产生质子浓度梯度，驱动脂质体上负载的CFOF1-ATP合成酶产生ATP。因此，Janus-MOL的应用避免了方向翻转，保障了质子的单向传输。该项工作为质子跨膜的定向传输提供了一种解决方法，同时Janus-MOL这一策略为其他特定功能的非对称界面的构筑提供了新的思路。
我院2019级博士胡慧慧为论文第一作者，2019级硕士生朱杰燏参与了部分测试工作，杨柳林副教授在酶提取方面给予了指导和实验帮助，嘉庚创新实验室曹凌云博士、黄声超博士在液相AFM测试等方面给予了帮助，芝加哥大学林文斌教授为论文共同作者。研究工作得到国家自然科学基金（批准号：22125502、22071207、21721001）、国家重点研发计划（批准号：2016YFA0200702）等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.10.020
