新闻网讯（通讯员 李亨）近日，国际期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)在线刊发了化学与化工学院甘泉教授的最新研究成果“Redox-Regulated and Guest-Driven Transformations of Aromatic Oligoamide Foldamers in Advanced Structures”。
在自然界中，螺旋折叠构象是生物大分子（如DNA和蛋白质）一种常见而复杂的结构形式。构筑具有类似螺旋结构的分子仿生研究，不仅有助于揭示生物大分子结构和功能间的化学本质，也是构建功能化分子体系的重要途径。传统的人工螺旋分子大多以芳香基团为结构单元，其固有的刚性使得螺旋构象相对稳定，受到了研究者的广泛关注。然而，与生物分子相比，这类人工分子骨架缺乏足够的柔性，其研究主要集中在二级结构（如a-螺旋和b-折叠）的仿生上，模拟更高级别的螺旋结构仍然面临巨大挑战。针对这一问题，本课题组在分子骨架设计中引入动态灵活的二硫键（S-S）基团，以增强骨架柔性——利用这种“刚柔并济”的设计方式，成功构筑了具有四级螺旋折叠结构的新型分子组装体。
课题组首先制备了芳香酰胺寡聚物与巯基共价连接的分子序列ASH，并利用巯基的易氧化性制备了其氧化形式ASSA序列。前者序列能自组装为反平行双螺旋结构，而后者的单晶衍射结果揭示了一种更复杂的helix-turn-helix三股螺旋高级组装结构（如图1所示）。在该结构中，两股序列（蓝色和紫色）通过芳香堆积作用相互缠绕形成了具有空腔的双螺旋构象；第三股序列（红色）的二硫键基团则穿过这一空腔，并利用N-H···S-S氢键与蓝色和紫色序列相互作用，促进了该高级结构的组装。
图1 (ASH)2与(ASSA)3的分子式及其对应的单晶结构
进一步，课题组利用巯基/二硫键的可逆氧化还原特性，实现了组装体(ASH)2和(ASSA)3之间的相互动态转换（图2）。另外，研究表明，(ASH)2和(ASSA)3可以分别与酒石酸客体结合，形成不同螺旋构象的主客体复合物(ASH)2⊃G和(ASSA)2⊃(G)2。在氧化还原条件下，主客体复合物之间也表现出动态转换能力。这种动态结构转换特性为设计、构筑高级组装体系以及分子多样化功能研究提供了新的平台。
图2 氧化还原介导的(ASH)2、(ASSA)3、(ASH)2⊃G和(ASSA)2⊃(G)2的转化示意图
甘泉教授为本文通讯作者，化学与化工学院2020硕士研究生于璐为论文的第一作者，华中科技大学为唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金 (no.21871101) 和生物无机化学与药物湖北省重点实验室基金 (No.BCMM202203)的资助。
原文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03275?ref=pdf
