433.磺酰基 γ- 氨基酸作为转角模板诱导环肽形成 β 折叠构象

1）β发夹是蛋白质关键二级结构，但人工β折叠模拟物设计长期面临序列依赖折叠特性的挑战。

2）本文报道磺酰基γ-氨基酸作为人工β转角诱导基，能促使环肽形成稳定β折叠构象，构建反平行β折叠模拟物。

3）单晶X射线衍射证实磺酰基γ-氨基酸可形成类β转角构象，分子内氢键和磺酰胺固有弯曲结构共同稳定该构象，并首次晶体学证明该模拟物可强制聚丙氨酸序列形成β折叠。

4）圆二色谱显示相关多肽在208–214 nm出现典型β折叠特征吸收谷，二维核磁共振证实溶液中形成高度折叠结构，与晶体结构一致。

5）该磺酰基γ-氨基酸作为通用性β转角骨架，为新型大环反平行β折叠模拟物构建提供新思路，在药物研发和生物材料设计中有广阔应用前景。

1）团队前期解析L型磺酰基γ-氨基酸晶体结构，证实其通过分子内氢键自发形成转角构象，并推测D型类似物可形成镜像转角结构。

2）本研究成功解析D型磺酰基γ-氨基酸B1单晶结构，证实其依靠分子内氢键形成稳定折叠转角，且构象与L型相似。

3）进一步探究L型和D型磺酰基γ-氨基酸在环肽中构建β转角的能力，获得由两条三丙氨酸链通过磺酰基γ-氨基酸转角连接的环肽BS-1单晶衍射数据。

4）BS-1晶体结构显示上层肽链酰胺质子与下层肽链羰基形成i至i+3氢键模式，上下链间多重氢键稳固β折叠，氢键间距远近交替符合反平行β折叠理论排布，同时存在分子间氢键。

5）纯丙氨酸序列β折叠天然稳定性差且难结晶，本研究成功获得其晶体，证明磺酰基γ-氨基酸具有优异转角诱导能力；但多种L型磺酰基γ-氨基酸修饰多肽（BS-2至BS-5）在溶液中经圆二色谱表征均未观察到明显β折叠特征信号。

2. D型磺酰基γ-氨基酸驱动环肽β折叠的构效关系研究

1）为探究磺酰基γ-氨基酸立体构型对β折叠形成的影响，合成以D型磺酰基γ-氨基酸为转角模板的多肽BS-6，圆二色谱显示其在190 nm处有吸收最大值，208 nm处有特征吸收谷，溶液中β折叠程度高于BS-2至BS-5。

2）BS-7将BS-6中的D型磺酰基γ-氨基酸转角替换为丙氨酸衍生D型磺酰基γ-氨基酸，209 nm处吸收谷信号强度与BS-6接近，表明转角侧链修饰不显著改变β折叠稳定性。

3）BS-8在BS-7上下肽链分别引入酪氨酸和色氨酸残基，圆二色谱在209–214 nm出现宽吸收谷，证明芳香链间相互作用进一步提升β折叠程度。

4）合成单链含4个残基的BS-9和含3个残基的BS-10，BS-9在215 nm处吸收谷信号强度与BS-8相近，说明链长由5减至4时构象基本不受影响；BS-10吸收谷拓宽至203–215 nm，最低峰偏移至205 nm，β折叠占比下降，归因于氢键数量减少。

5）结果表明，D型磺酰基γ-氨基酸在肽链长度和侧链组成多变条件下仍能高效诱导环肽形成稳定β折叠，是通用性极强的β转角模拟骨架。

3. D型磺酰基γ-氨基酸转角诱导效率的定量评价与热稳定性比较

1）为定量评价D型磺酰基γ-氨基酸的转角诱导效率，合成含该转角与经典转角单元（D-脯氨酸-甘氨酸、D-脯氨酸-L-脯氨酸）的环肽BS-11和BS-12。

2）圆二色谱显示BS-11在208–212 nm、BS-12在209–214 nm出现吸收谷，两者均能在溶液中形成高度稳定的β折叠。

3）热变性实验表明，BS-6（双D型磺酰基γ-氨基酸转角）在45 ℃以下维持完整β折叠，超过45 ℃快速解折叠，高温下结构几乎消失。

4）BS-11和BS-12在55 ℃以内稳定维持β折叠构象，接近60 ℃时特征吸收谷信号趋近于零。

5）结果表明，D型磺酰基γ-氨基酸转角诱导能力略弱于两种经典转角单元，但单独使用或与经典单元联用，均可在生理温度下有效诱导稳定β折叠。