双环肽是非常具有吸引力的骨架分子,可以用于设计有效的蛋白结合配体以及新型的多肽治疗药物。双环肽主要包括自然界中富含二硫键的多肽以及通过有机小分子交联的合成肽。虽然近年来基于自然界富含二硫键的多肽骨架开发了许多蛋白结合配体,但是由于天然多肽序列的保守性,因此在针对新的靶标蛋白发展结合配体时具有一定的难度。而体外通过有机小分子交联的双环肽的结构刚性随着序列长度的增加而显著降低,特别是那些缺乏α螺旋、β折叠二级结构以及疏水核心的多肽,这不利于得到与蛋白具有高亲和力的双环肽配体。因此,具有有序的空间结构并且耐受序列改造的新型双环肽骨架分子对于设计有效的蛋白结合配体具有重要的意义。本论文通过噬菌体展示技术针对靶标蛋白MDM2筛选后得到了一类具有有序但不规则二级结构的双环肽骨架分子。这些多肽具有保守的半胱氨酸/脯氨酸框架结构,可以指导多肽氧化折叠形成具有一个3₁₀螺旋和四个不规则转角的熔环型双环肽。本论文共分为三章,主要内容如下:第一章:首先介绍了多肽在靶向蛋白质-蛋白质相互作用界面中的潜力、环肽限制性结构带来的优势以及环肽药物的发展。其次综述了自然界富含二硫键的多肽的结构特点以及药理活性。然后主要介绍了两种发展新型环肽结合配体的方法:基于自然界富含二硫键的多肽骨架的表位嫁接;构建噬菌体展示随机肽库针对感兴趣的靶标进行亲和筛选。最后在相关研究背景基础上提出本论文的研究思路和意义。第二章:通过噬菌体展示双环肽库（骨架序列:GCXCX5CX5C）针对靶标蛋白MDM2进行筛选,实验组单克隆菌落基因测序后得到了一组具有保守序列的多肽。随机挑选部分序列进行体外合成,氧化折叠后通过荧光偏振竞争实验测定双环肽产物与MDM2的结合活性。结果发现这组含有四个半胱氨酸的多肽可以精准配对,生成单一的折叠产物（产率>90%）,双环肽产物与靶标蛋白的亲和力都在纳摩尔级别（K_i=62～1450 nM）。第三章:氨基酸突变实验和NMR结构表征揭示了序列中规则嵌入的脯氨酸对半胱氨酸残基的精准配对和最终刚性有序的双环结构具有关键作用。pb-13和pb-18的NMR实验结果表明它们的结构中含有一个3₁₀螺旋以及4个不规则的转角。两条双环肽具有相似的构象并展示出整体的结构刚性,刚性结构主要通过两对二硫键,四个主链氢键和保守的脯氨酸共同驱动。最后,对本文的研究内容进行了总结和展望。