Rigid-Rodβ-Barrels as Lipocalin Models: Probing Confined Space by Carotenoid Encapsulation

Herein, we describe the design, synthesis, structure, and function of synthetic, supramolecular β-barrel models. Assembly of octi(p-phenylene)s with complementary -Lys-Leu-Lys-NH2 and -Glu-Leu-Glu-NH2 side chains yielded water-soluble rigid-rod β-barrels of precise length and with flexible diameter. A hydrophobic interior was evidenced by guest encapsulation. Host-guest complexes with planarized, monomeric β-carotene within tetrameric rigid-rod β-barrels, and disc micellar astaxanthin J-aggregates surrounded by about dodecameric rigid-rod “bicycle tires” were prepared from mixed micelles by dialytic detergent removal. The significance of these findings for future bioorganic chemistry in confined, intratoroidal space is discussed in comparison with pertinent biological examples. Nous décrivons la conception, la synthèse, la structure et la fonction de modèles supramoléculaires et synthétiques pour des barriques β. L'assemblage des octa(p-phenylène)s complémentaires avec les chaînes latérales -Lys-Leu-Lys-NH2 et -Glu-Leu-Glu-NH2 a donné des barriques β faites de »baguettes moléculaires« qui sont caractérisées par une longueur précise, un diamètre flexible, et une solubilité dans l'eau. L'intérieur hydrophobe a été prouvé par encapsulation de substrats. Des complexes substrat-récepteur avec un β-carotène planarisé dans une barrique β tétramerique, et des disques micellaires composés d'agrégats J de l'astaxanthine entourés par des »pneus de vélo« faits par-probablement douze-»baguettes« ont été préparés à partir de micelles mixtes en enlevant les détergents par dialyse. L'importance de ces découvertes pour une future chimie bioorganique dans l'espace confiné intratoroidal est discutée en comparaison avec des exemples pertinents de la biologie.