多肽的案例
基于多肽的多功能納米材料用于腫瘤成像和治療
【前言】
多肽是由各種氨基酸通過酰胺鍵相連組成的。通常情況下，多肽是長度小于或等于50個(gè)氨基酸的短鏈。盡管存在各種各樣的氨基酸，但生物體中天然存在的初級氨基酸只有20種。所有的氨基酸都有相似的結(jié)構(gòu)和不同的R側(cè)基。R基團(tuán)的差異決定了多肽結(jié)構(gòu)與功能的多樣性。因此，具有不同R基團(tuán)的氨基酸通過排列組合能產(chǎn)生多種功能型多肽，這些功能肽在生物醫(yī)用領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。自然界中，多肽是天然蛋白的功能性片段，通常是在研究者們通過分子生物學(xué)技術(shù)分析天然蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn)的。這些功能性片段雖然體積小，結(jié)構(gòu)簡單，但是通常具有與天然蛋白類似的生物學(xué)功能。例如，通過對HIV - 1病毒中TAT蛋白的研究，首例細(xì)胞穿透肽(CPPs)被發(fā)現(xiàn)并廣泛應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)的藥物傳遞。與蛋白相比，多肽通常具有合成方法簡單、易于化學(xué)修飾、在儲存過程中穩(wěn)定性好不易變質(zhì)、易于同其他方法或技術(shù)結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來多肽材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。
迄今為止，雖然大量的生物醫(yī)學(xué)難題已經(jīng)取得了重大的突破，但是腫瘤作為世界范圍內(nèi)人類死亡的主要原因仍舊無法得到徹底的解決。許多科學(xué)家和研究人員在開發(fā)腫瘤診斷與治療的新型生物材料方面做出了很多努力與嘗試。多肽基于其優(yōu)異的生物安全性、潛在的生物降解性和多樣化的生物功能，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是腫瘤的診斷與治療，具有強(qiáng)大的體內(nèi)應(yīng)用潛力，同時(shí)展現(xiàn)了其用于開發(fā)多功能生物醫(yī)用納米材料的優(yōu)勢。根據(jù)多肽的長短以及氨基酸的排列順序，特定的多肽序列具有獨(dú)特的生物功能，可用于制備各種不同的多功能納米材料，用于臨床生物醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用。這些基于多肽的新型生物材料同時(shí)繼承了多肽和傳統(tǒng)生物材料的優(yōu)點(diǎn)，在開發(fā)并設(shè)計(jì)高效的腫瘤診斷治療策略中發(fā)揮著重要的作用。
展開 《Nature》：多肽有機(jī)自由基電池
Wooley
教授
團(tuán)隊(duì)
展示了
一種不含金屬的，基于多肽的電池，其中紫精和氮氧化物自由基作為氧化還原活性基團(tuán)沿著多肽主鏈被引入，分別充當(dāng)陽極和陰極材料。這些氧化還原活性多肽用作在電池運(yùn)行期間穩(wěn)定的活性材料，隨后在酸性條件下按需降解以生成氨基酸，其他結(jié)構(gòu)單元和降解產(chǎn)物。
這種基于多肽的電池是解決未來循環(huán)經(jīng)濟(jì)中對綠色和可持續(xù)電池的替代化學(xué)需求的第一步。相關(guān)論文以題為
Polypeptide organic radical batteries
發(fā)表在《
Nature
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1：基于多肽的有機(jī)自由基電池。
圖
2：氧化還原活性多肽的合成。
圖
3：氧化還原活性多肽的循環(huán)伏安圖。
圖
4：多肽復(fù)合半細(xì)胞和全細(xì)胞的電化學(xué)反應(yīng)。
圖
5：紫精和biTEMPO多肽的降解。
【總結(jié)】
團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種無金屬的全多肽有機(jī)自由基電池，該電池包含可按需降解的氧化還原活性氨基酸大分子。這一概念代表了朝著可持續(xù)，可循環(huán)再利用的電池邁出的第一步，并將全球?qū)?zhàn)略金屬的依賴性降至最低。
紫精和
biTEMPO多肽的陽極和陰極分別是通過高反應(yīng)性環(huán)狀N-羧基酐的開環(huán)聚合反應(yīng)，隨后進(jìn)行順序的聚合后修飾以引入氧化還原活性基團(tuán)而合成的。多肽電池的最大充電容量為37.8 mA h g
-1
（理論容量為44.5 mA h g
-1
）。
活性成分在酸的存在下按需降解，以再生起始氨基酸和其他結(jié)構(gòu)單元。展望未來，主要挑戰(zhàn)是防止活性物質(zhì)
溶解和提高整體電池容量。未來的研究應(yīng)集中在通過交聯(lián)，后處理修飾
45或利用多肽在液流電池中的溶解度來防止多肽溶解。
展開 華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組在多肽合成領(lǐng)域取得突破性成果
蛋白和多肽在生命體中具有重要生物學(xué)功能，但其實(shí)際應(yīng)用受到易被蛋白酶水解、體內(nèi)生物利用度低等缺點(diǎn)限制。多肽模擬研究可以針對性地解決多肽體內(nèi)穩(wěn)定性差的突出缺點(diǎn)對應(yīng)用的局限，因此在藥物發(fā)現(xiàn)、組織工程、蛋白模擬、生物材料和化學(xué)等諸多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。多肽模擬物的降解可調(diào)使得多肽可以適配不同應(yīng)用場景，而多肽序列對其功能的發(fā)揮具有重要作用，因此，對酶降解可調(diào)和聚合物序列可控是多肽合成和應(yīng)用研究領(lǐng)域中的關(guān)鍵性需求和挑戰(zhàn)。
在多肽模擬研究領(lǐng)域中，劉潤輝教授課題組前期通過建立對水分不敏感的β-NTA（β-氨基酸N-硫代羧基酸酐）聚合新方法解決了β-內(nèi)酰胺聚合制備β-多肽的經(jīng)典合成方法對水分敏感、聚合條件苛刻、功能基團(tuán)適用性受限的核心挑戰(zhàn)（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6412-6419）。本研究著眼于解決多肽模擬物對酶降解可調(diào)和聚合物序列可控的關(guān)鍵性需求和挑戰(zhàn)，通過α-NCA和β-NTA共聚實(shí)現(xiàn)了α/β-多肽的可控合成和對蛋白酶降解的調(diào)節(jié)；通過共聚反應(yīng)中溶劑對單體聚合速率的調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)了α/β-多肽的序列可控（圖1）。該研究成果以“Synthesis of Poly-α/β-peptides with Tunable Sequence Via the Copolymerization on N-carboxyanhydride and N-thiocarboxyanhydride”為題發(fā)表在iScience上（iScience. 2021, DOI:10.1016/j.isci.2021.103124）。
展開 納米中心王磊/北科大曹暉/上海交大胡穎Biomaterials：類抗體的多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制新生血管生成
多肽材料用于生物相容性，安全性高受到了人們的廣泛關(guān)注，并被應(yīng)用于各種疾病的診療。近日，國家納米科學(xué)中心的王磊研究員，北京科技大學(xué)的曹暉教授，上海交通大學(xué)附屬第六醫(yī)院的胡穎副主任醫(yī)師合作設(shè)計(jì)了一種類抗體的多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并將其用于抑制新生血管生成。
脈絡(luò)膜新生血管是一種在老年人群中多發(fā)的疾病，其主要特征為新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的異常增殖和遷移。這種疾病會導(dǎo)致視力減退，失明等多種癥狀。針對這種新生血管的治療，通常使用的是針對血管內(nèi)皮生長因子VEGF的單克l抗體，如貝伐單抗等。然而這些單抗類藥物的作用靶點(diǎn)單一，同時(shí)對部分患者無效。因此迫切需要新機(jī)制，新靶點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對新生血管的有效治療。
國家納米科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了以神經(jīng)菌毛素為靶點(diǎn)，纖維化結(jié)合受體為機(jī)制的類抗體的多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其有效的抑制新生血管生成。這種多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以通過其在納米顆粒狀態(tài)下與神經(jīng)菌毛素結(jié)合誘導(dǎo)下獲得。溶液層面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多肽網(wǎng)絡(luò)可以在加入神經(jīng)菌毛素5天內(nèi)形成，形成的多肽網(wǎng)絡(luò)具有β-折疊結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞層面，多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以在與神經(jīng)菌毛素過表達(dá)的血管內(nèi)皮細(xì)胞共孵育4小時(shí)內(nèi)形成，形成的纖維結(jié)構(gòu)可以有效的覆蓋在細(xì)胞表面，并在不影響細(xì)胞存活率的情況下抑制細(xì)胞遷移。
圖1. 類抗體的多肽網(wǎng)絡(luò)材料的結(jié)構(gòu)及其抗新生血管的機(jī)制。圖片來源：Biomaterials
在活體層面，這種多肽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以在病灶部位滯留長達(dá)4天。同時(shí)，由于多肽網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，導(dǎo)致神經(jīng)菌毛素?zé)o法被其特異性抗體結(jié)合，即多肽材料結(jié)合神經(jīng)菌毛素后可以抑制其他配體與其的結(jié)合。
展開 
華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組Angew：羧酸鹽作為一類引發(fā)劑可實(shí)現(xiàn)超快速NCA開環(huán)聚合制備多肽聚合物
多肽聚合物作為天然蛋白和多肽的模擬物，具有廣泛的生物學(xué)功能和應(yīng)用，是一類重要的生物醫(yī)藥材料。伯胺引發(fā)的N-羧基內(nèi)酸酐 (N-carboxyanhydrides, NCAs) 開環(huán)聚合是合成多肽聚合物的經(jīng)典聚合方法，然而，這一經(jīng)典聚合方法需經(jīng)過額外的脫羧步驟才能生成伯胺鏈增長反應(yīng)活性中心，大大減慢了聚合速度。另外，對水分敏感一直是常規(guī)NCA聚合的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，研究NCA聚合新策略對多肽聚合物的制備及相應(yīng)生物功能研究具有重要意義。
華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn)，以六甲基二硅基胺基鋰 (LiHMDS) 可引發(fā)水分不敏感的超快速NCA開環(huán)聚合，擺脫手套箱限制，可在敞口容器中制備多肽聚合物 (Nat. Commun. 2018, 9, 5297)。該課題組近期發(fā)展了一種超快速NCA開環(huán)聚合制備多肽聚合物的新策略，發(fā)現(xiàn)羧酸鹽 (Tetraalkylammonium Carboxylate) 可作為一類新的引發(fā)劑，引發(fā)超快速NCA聚合，實(shí)現(xiàn)高效便捷制備多肽聚合物 (圖1)。該研究成果以“Superfast and Water-Insensitive Polymerization on α-Amino Acid N-Carboxyanhydrides to Prepare Polypeptides using Tetraalkylammonium Carboxylate as the Initiator”為題發(fā)表在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202103540)。
圖1.
展開 FMK,CMK多肽修飾技術(shù)
隨著多肽類藥物在疾病治療中的應(yīng)用越來越廣泛，簡單的分子肽鏈已經(jīng)不能滿足科研工作者們?nèi)找嫔钊氲目蒲幸蟆＝陙砣藗冮_始嘗試在多肽分子中引入第七主族F，Cl等鹵素元素（簡稱FMK,CMK修飾），發(fā)現(xiàn)這些元素的修飾極大地改變了多肽分子的生物特性，明顯促進(jìn)了蛋白和多肽藥物的發(fā)展。
成功案例：
Z-VAE(OMe)-FMK是一種細(xì)胞滲透性的，不可逆泛caspase抑制劑，能夠有效阻斷細(xì)胞凋亡的進(jìn)程。
Z-VAE(OMe)-FMK，理論分子量481.49，F(xiàn)MK修飾。
HPLC分析：
MS分析：
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展開 《AFM》上海交通大學(xué)董常明：可調(diào)粘附/微孔/仿生/糖多肽水凝膠，快速止血和高效傷口愈合
受細(xì)胞外基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和貽貝模擬化學(xué)的啟發(fā)，
上海交通大學(xué)
Jiayu Lu
/
董常明
教授
團(tuán)隊(duì)和
制備了兩種配位和共價(jià)糖多肽水凝膠，它們具有可調(diào)節(jié)的組織粘附強(qiáng)度（14.6-83.9 kPa）和微孔結(jié)構(gòu)（8-18
μ
m），并且溶血率< 1.5%。
值得注意的是，
微孔大小主要控制止血，與纖維蛋白膠等相比，孔徑為 16-18
μ
m 的水凝膠的止血速度最快，約 14 秒，失血量最低，約 6%。
此外，生物相容性和止血都會影響傷口愈合性能，如溶血、細(xì)胞毒性、皮下植入以及止血和愈合試驗(yàn)所評估的那樣。重要的是，糖多肽水凝膠處理的大鼠皮膚缺損模型在第
14天實(shí)現(xiàn)了傷口完全閉合并再生了厚厚的真皮和帶有一些毛囊的表皮。因此，這項(xiàng)工作不僅建立了一種構(gòu)建具有可調(diào)粘附性和微孔結(jié)構(gòu)的糖多肽水凝膠的通用方法、快速止血和卓越的愈合功能，但也揭示了設(shè)計(jì)高性能止血和愈合水凝膠的有用原理。
相關(guān)論文以題為
Biomimetic Glycopolypeptide Hydrogels with Tunable Adhesion and Microporous Structure for Fast Hemostasis and Highly Efficient Wound Healing
發(fā)表在《
Advan
ced Functional Materials
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
糖多肽水凝膠的制備和表征。
A) 協(xié)調(diào)和共價(jià)糖多肽水凝膠（即 R-Gels 和 V-Gels）的示意圖。B) P40G40D20 在不同量的 FeCl
3
中的紫外-可見光譜。
展開 《Polym.Chem.》賀超良/陳學(xué)思院士：生理相關(guān) pH 和溫度響應(yīng)多肽水凝膠膠粘劑
水凝膠形成機(jī)制
多肽構(gòu)象首先通過圓二色性 (CD) 作為組成、溫度和 pH 的函數(shù)進(jìn)行研究。如圖3所示，PPCAs主要采用β-折疊構(gòu)象。
PPCA 水凝膠的凝膠化和粘附機(jī)制示意圖
生物相容性和降解
粘附特性
由于多肽和 MEPP 基團(tuán)提供了在共聚物鏈和粘合劑界面之間形成 H 鍵的可行性，我們檢查了 PPCA 在不同材料上的粘合性能。如圖6A所示，水凝膠與鋼、玻璃、聚丙烯、特氟龍、石頭、木材、骨骼和皮膚之間可以形成牢固的粘附。
總結(jié)
該團(tuán)隊(duì)成功地制備了一系列具有粘附性能的pH和溫度雙響應(yīng)PEG-多肽嵌段共聚物水凝膠。溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度范圍為 10 °C 至 70 °C，pH 為 7.4，可通過PPCA的濃度和組成進(jìn)行調(diào)整。PPCA水凝膠的凝膠溫度和儲能模量受 pH 從6.5變?yōu)?.4的顯著影響。此外，水凝膠顯示出可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，以響應(yīng) pH 變化的單一刺激。因此，可以使用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對生理相關(guān) pH 值和溫度做出響應(yīng)的定制水凝膠。隨后，團(tuán)隊(duì)在體外和體內(nèi)證實(shí)了PPCA水凝膠良好的生物相容性和生物降解性。此外，多肽水凝膠表現(xiàn)出獨(dú)特的粘附性能，粘附強(qiáng)度取決于三唑環(huán)和N,N'-取代哌嗪基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)和pH值。因此，該研究為構(gòu)建具有獨(dú)特功能（如粘附特性）的生理相關(guān)刺激響應(yīng)水凝膠提供了一種新策略。
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1039/D1PY00290B
版權(quán)聲明：「高分子材料科學(xué)」旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。編輯水平有限，上述僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。投稿，薦稿或合作請后臺聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
展開 CADD蛋白結(jié)構(gòu)分析、虛擬篩選、分子對接（蛋白-蛋白、蛋白-多肽）
分子對接用于虛擬篩選（Autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構(gòu)建及演示
3.2 靶點(diǎn)蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結(jié)果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實(shí)例講解與練習(xí)：Bcr/Abl靶點(diǎn)抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉(zhuǎn)換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結(jié)構(gòu)類型
1.3 小分子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換
答疑
針對前三天學(xué)習(xí)問題的答疑
第四天上午
拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應(yīng)用場景
1.2相關(guān)程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優(yōu)化準(zhǔn)備1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點(diǎn)設(shè)定
1.6蛋白蛋白對接結(jié)果分析與解讀
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠病毒Spike蛋白及宿主蛋白ACE2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預(yù)處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠靶點(diǎn)3CL與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點(diǎn)與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶MMP及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
展開 ：用于心臟組織工程的多肽基導(dǎo)電抗菌凝膠材料
接下來，作者研究了該多肽凝膠的細(xì)胞相容性，發(fā)現(xiàn)該凝膠能夠較好地支持成纖維細(xì)胞，幫助其黏附、擴(kuò)散與增殖。為了進(jìn)一步將上述凝膠用于生電細(xì)胞培養(yǎng)中，作者希望加入PAni網(wǎng)絡(luò)，得到復(fù)合導(dǎo)電凝膠（圖2a）。復(fù)合凝膠的TEM表明多肽納米纖維與PAni在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的共存（圖2b）。PAni的復(fù)合并未改變凝膠的機(jī)械性能、自修復(fù)性質(zhì)與生物相容性能（圖2d-g），相對的，PAni的復(fù)合給凝膠帶來了諸多優(yōu)勢。該凝膠具有半導(dǎo)體特性，最高電流達(dá)到約0.4 μA（圖2c）。引入的帶正電荷的PAni鏈段使其能夠與DNA結(jié)合，從而具有作為DNA固定材料的潛力（圖2h）。此外，PAni的抗菌性能使得凝膠能夠抑制細(xì)菌生長。
圖2.
PAni-多肽復(fù)合凝膠的性能
上述諸多優(yōu)勢使得該復(fù)合凝膠是一種極佳的生電細(xì)胞組織培養(yǎng)支架（圖3a）。心臟細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）由分層組織的纖維網(wǎng)絡(luò)組成，肌內(nèi)膜纖維為直徑達(dá)數(shù)十納米至百納米的原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，圍繞心肌細(xì)胞，與細(xì)胞骨架蛋白形成相互作用。本設(shè)計(jì)中的納米纖維凝膠能夠模擬肌內(nèi)膜纖維。同時(shí)，心肌細(xì)胞為生電細(xì)胞，能夠在電信號下發(fā)生自發(fā)收縮，干擾電信號以發(fā)生各向異性的傳遞。作者希望，PAni的引入能夠改善心肌細(xì)胞的電交流。為此，作者將從新生大鼠中提取的心肌細(xì)胞接種于復(fù)合凝膠中，培養(yǎng)7日后，細(xì)胞保持較高活力（圖3b），同時(shí)α-肌動蛋白和肌鈣蛋白明顯表達(dá)（圖3c）。此外，為研究凝膠中的心肌細(xì)胞的細(xì)胞功能，作者將其與鈣敏感染料一同孵育，發(fā)現(xiàn)凝膠表面細(xì)胞表現(xiàn)出自發(fā)與同步的收縮行為，同時(shí)鈣信號通過水凝膠表面?zhèn)鞑ィ▓D3d-g）。此外，在自然電信號傳播的反方向上施加電刺激后，能夠觀察到電信號的反轉(zhuǎn)（圖3h-k）。
展開 多對二硫鍵成環(huán)技術(shù)
蛋白質(zhì)和多肽類藥物具有作用位點(diǎn)專一，療效明確等優(yōu)點(diǎn)，近年來，蛋白質(zhì)和多肽類藥物的研究和發(fā)展已經(jīng)成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。二硫鍵在維持多肽和蛋白質(zhì)的空間立體結(jié)構(gòu)及由此決定的生物活性中發(fā)揮著重要的作用。二硫鍵即為蛋白質(zhì)或多肽分子中兩個(gè)不同位點(diǎn)Cys的巰基（-SH）被氧化形成的S-S共價(jià)鍵。一條肽鏈上不同位置的氨基酸之間形成的二硫鍵，可以將肽鏈折疊成特定的空間結(jié)構(gòu)。
多肽分子通常分子量較大，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)中形成二硫鍵時(shí)要求兩個(gè)半胱氨酸在空間距離上接近。此外，多肽結(jié)構(gòu)中還原態(tài)的巰基化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生其他的副反應(yīng)，而且肽鏈上其他側(cè)鏈也可能會發(fā)生一系列修飾，因此，肽鏈進(jìn)行修飾所選取的氧化劑和氧化條件是反應(yīng)的關(guān)鍵因素，反應(yīng)機(jī)理也比較復(fù)雜，既可能是自由基反應(yīng)，也可能是離子反應(yīng)。
多肽的二硫鍵修飾中，分子內(nèi)或者分子間一對二硫鍵的合成通常比較容易，反應(yīng)條件有多種選擇，比如空氣氧化，DMSO氧化等溫和的氧化過程，也可以采用H2O2，I2，汞鹽等激烈的反應(yīng)條件，反應(yīng)產(chǎn)物也比較容易純化分離，得到較高的純度和產(chǎn)率。
空氣氧化法形成二硫鍵是多肽合成中最經(jīng)典的方法，并且在早期的研究中取得了較好的結(jié)果。采用空氣氧化法通常是將巰基處于還原態(tài)的多肽溶于水中，在近中性或弱堿性條件下（PH值6.5～10），反應(yīng)24小時(shí)以上。為了降低分子之間二硫鍵形成的可能，該方法通常需要在低濃度條件下進(jìn)行。
碘氧化法在多肽合成中應(yīng)用同樣廣泛，一般將多肽溶于25%的甲醇水溶液或30%的醋酸水溶液中，逐滴滴加10～15mol/L的碘進(jìn)行氧化，反應(yīng)15～40min。當(dāng)肽鏈中含有對碘比較敏感的Tyr、Trp、Met和His的殘基時(shí)，氧化條件要控制的更精確，氧化完后，立即加入維生素C或硫代硫酸鈉除去過量的碘。
當(dāng)一條肽鏈上需要形成兩對或兩對以上的二硫鍵時(shí)，反應(yīng)過程就變得相對復(fù)雜。
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《Nature》：不含金屬！這款有機(jī)電池還可以按需降解
通過將可降解多肽骨架與氧化還原活性部分的儲能特性相結(jié)合，這種仿生多肽電池，解決了傳統(tǒng)鋰離子電池的一些挑戰(zhàn)(例如，稀缺資源的使用、安全問題和高成本的循環(huán)利用)。
圖1 多肽基有機(jī)自由基電池。
研究表明，這些氧化還原活性多肽作為活性材料，在電池運(yùn)行期間是穩(wěn)定的，隨后在酸性條件下按需降解，生成氨基酸、其他構(gòu)件和降解產(chǎn)物。
圖2 氧化還原活性多肽的合成。
圖3 氧化還原活性多肽的循環(huán)伏安圖。
圖4 多肽復(fù)合材料半電池和全電池的電化學(xué)響應(yīng)。
圖5 紫羅堿和biTEMPO多肽的降解。
綜上所述，研究者設(shè)計(jì)了一個(gè)無金屬，全多肽有機(jī)自由基電池，設(shè)計(jì)包括了氧化還原活性氨基酸大分子降解的需求。這一概念，代表了邁向可持續(xù)、可回收電池，和減少全球?qū)?zhàn)略金屬的依賴的第一步。
紫羅堿和biTEMPO多肽的陽極和陰極，分別是通過高反應(yīng)性的環(huán)狀N-羧基氫化物開環(huán)聚合，然后進(jìn)行后聚合修飾，以納入氧化還原活性基團(tuán)。多肽電池的最大充電容量為37.8 mA h g?1(理論容量為44.5 mA h g?1)。活性成分在酸的存在下，可按需降解，以再生起始氨基酸和其他構(gòu)件。展望未來，主要挑戰(zhàn)是防止活性物質(zhì)的溶解和提高整體電池容量。未來的研究，應(yīng)集中在通過交聯(lián)、后處理修飾或利用多肽在流動電池中的溶解度，來防止多肽的溶解。（文：水生）
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展開 華東理工劉潤輝教授課題組 JACS ：設(shè)計(jì)宿主防御肽模擬物新策略用于治療耐藥菌感染
優(yōu)選仲胺β多肽均聚物的快速殺菌和低耐藥性風(fēng)險(xiǎn)特性提示，這類聚合物的殺菌機(jī)理有可能與宿主防御肽相似，通過作用于細(xì)菌細(xì)胞膜殺菌。機(jī)理研究中發(fā)現(xiàn)仲胺β多肽均聚物對革蘭氏陰性菌和陽性菌均具有明顯的膜擾動作用。SEM和TEM的表征進(jìn)一步表明，聚合物與細(xì)菌共培養(yǎng)后會造成明顯的細(xì)菌細(xì)胞膜算壞和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流失。這些機(jī)理研究結(jié)果均進(jìn)一步支持和解釋了上述仲胺β多肽均聚物的快速殺菌和低耐藥性風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)勢。
此外，仲胺β多肽均聚物展示出有效體內(nèi)抗耐藥菌活性，在小鼠全皮層感染模型和角膜炎模型中其展現(xiàn)出治療體內(nèi)耐金黃色葡萄球菌感染有效抗耐藥菌感染功能。而且，優(yōu)選仲胺β多肽均聚物具有低毒性和優(yōu)異生物相容性。該研究表明仲胺作為一類陽離子在宿主防御肽模擬物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中值得關(guān)注。
華東理工大學(xué)博士研究生錢宇芯是該論文的第一作者，華東理工大學(xué)劉潤輝教授和合作者威斯康星大學(xué)Samuel H. Gellman教授為共同通訊作者。該成果得到了國家自然科學(xué)基金委等基金的資助。
論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10659
展開 華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組在促細(xì)胞粘附新材料領(lǐng)域獲得突破：設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)雙重機(jī)理的促細(xì)胞粘附β-氨基酸聚合物
為了賦予醫(yī)用生物材料材料良好的生物相容性，最常見的方法就是在材料表面修飾能夠促進(jìn)細(xì)胞粘附的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白/多肽。1984年，Erkki Ruoslahti和Michael D. Pierschbacher首次報(bào)道僅有三個(gè)氨基酸序列的RGD多肽能夠支持細(xì)胞粘附（Nature 1984, 309, 30–33）；這一發(fā)現(xiàn)顛覆了科學(xué)界對這一領(lǐng)域的認(rèn)知，RGD開始被廣泛應(yīng)用于各類組織工程領(lǐng)域，并且被譽(yù)為細(xì)胞粘附多肽的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。但是，這些天然蛋白/多肽在生物體內(nèi)容易被酶降解，且價(jià)格昂貴、難以大量生產(chǎn)，這極大的限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，研究能夠替代天然蛋白/多肽的新一代細(xì)胞粘附材料對組織修復(fù)領(lǐng)域具有重要意義。
針對這一迫切需要，華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組結(jié)合RGD多肽和成骨細(xì)胞選擇性粘附多肽KRSR的結(jié)構(gòu)特征及粘附機(jī)理，以骨修復(fù)為研究模型，設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)了具有優(yōu)異細(xì)胞粘附功能的β-氨基酸聚合物。該工作以2019年10月1日劉潤輝教授課題組發(fā)表的優(yōu)化活性表面修飾方法（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 16772-16780）為研究基礎(chǔ)，通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)促成骨細(xì)胞粘附功能最佳的β-氨基酸聚合物（DM50CO50）（圖1），解析了細(xì)胞粘附機(jī)理，并進(jìn)一步研究了這類新材料在動物體內(nèi)的骨修復(fù)效果。這一研究成果以題為“Dual mechanism β-amino acid polymers promoting cell adhesion”發(fā)表在Nature Communication上。
展開 【篇一】 生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)文難？(CADD、ROSETTA、多組學(xué)）一區(qū)SCI墊腳石已備好！
分子對接用于虛擬篩選（autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構(gòu)建及演示
3.2 靶點(diǎn)蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結(jié)果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實(shí)例講解與練習(xí)：bcr/abl靶點(diǎn)抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉(zhuǎn)換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結(jié)構(gòu)類型
1.3 小分子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換
答疑 針對前三天學(xué)習(xí)問題的答疑
第四天上午
拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應(yīng)用場景
1.2相關(guān)程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優(yōu)化準(zhǔn)備
1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點(diǎn)設(shè)定
1.6蛋白蛋白對接結(jié)果分析與解讀
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠病毒spike蛋白及宿主蛋白ace2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預(yù)處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠靶點(diǎn)3cl與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點(diǎn)與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶mmp及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
5.2核酸-小分子相互作用簡介
5.3核酸-小分子的預(yù)處理
5.4核酸-小分子對接
5.5
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