Studying biomimetic hydrogen‐bonded (H‐bonded) base pairing of nucleoside triphosphates (NTPs) in aqueous solutions using artificial recognition systems can enhance our understanding of the principles of base pairing in natural systems. Here, we report a water‐soluble tetraphenylethene‐based octaimidazolium cage (1) as an artificial host, which promotes the biomimetic H‐bonded base pairing of NTPs in water by forming their 1:1:1 hetero‐ternary or 1:2 homo‐ternary host‐guest complexes. Both the matched and mismatched H‐bonded base pairs of NTPs are stably captured within the cavity of 1 through the multiple noncovalent interactions of hydrogen bonds, CH···π/π···π interactions, electrostatic forces, and hydrophobic effect. ITC studies reveal the aqueous biomimetic recognition of 1 for these base pairs is dominantly driven by either classical (entropy‐driven, ΔS ≥ 0) or non‐classical (enthalpy‐driven, ΔH << 0) hydrophobic effects. The X‐ray structure of the 1•GTP2 complex shows an unprecedented base pair (G:G*) with Watson‐Crick H‐bonded pattern, resulting from the prototropic tautomerism of normal guanine (G) to tautomeric guanine (G*). Through adaptive host‐guest chirality transfer, 1 can also act as a chiroptical sensor, exhibiting differentiated circular dichroism (CD) for these base pairs and enabling dynamic CD inversion to monitor the pH‐dependent transformation of GTP base pairs.

中文翻译：

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通过基于四苯基乙二唑笼对水中的核苷酸三磷酸进行仿生氢键碱基配对


使用人工识别系统研究水溶液中核苷三磷酸 （NTP） 的仿生氢键 （H-键） 碱基配对可以增强我们对自然系统中碱基配对原理的理解。在这里，我们报道了一种基于水溶性四苯基乙二氮的八咪唑笼 （1） 作为人工宿主，它通过形成 NTP 的 1：1：1 异三元或 1：2 同三元主客体复合物来促进 NTP 在水中的仿生 H 键碱基配对。NTP 的匹配和错配的 H 键碱基对都通过氢键的多次非共价相互作用在 1 的空腔内被稳定捕获，CH···π/π···π相互作用、静电力和疏水效应。ITC 研究表明，这些碱基对 1 的水仿生识别主要由经典（熵驱动，ΔS ≥ 0）或非经典（焓驱动，ΔH << 0）疏水效应驱动。1•GTP2 复合物的 X 射线结构显示出前所未有的碱基对 （G：G*） 与 Watson-Crick H 键合模式，这是由正常鸟嘌呤 （G） 与互变异粒鸟嘌呤 （G*） 的原嗜互变异构作用引起的。通过自适应主客体手性转移，1 还可以充当手光传感器，为这些碱基对表现出差异化的圆二色性 （CD），并启用动态 CD 倒置以监测 GTP 碱基对的 pH 依赖性转化。