【摘 要】
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基于多肽在诸多生物过程及其体内和体外形成的超分子纳米结构及其相应的功能,国内外科研工作者针对多肽自组装做了大量的研究工作。多肽是由氨基酸残基按照一定的序列通过肽键连接而成的。形成多肽组装体的作用力主要为多肽主链之间的氢键作用以及侧链间的疏水、π-π堆积和静电作用等。组成多肽分子的氨基酸残基的分子结构和性质决定了其自组装过程和形成的超分子结构,所以通过有目的性的分子设计可以调控多肽组装体的形貌。目前
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基于多肽在诸多生物过程及其体内和体外形成的超分子纳米结构及其相应的功能,国内外科研工作者针对多肽自组装做了大量的研究工作。多肽是由氨基酸残基按照一定的序列通过肽键连接而成的。形成多肽组装体的作用力主要为多肽主链之间的氢键作用以及侧链间的疏水、π-π堆积和静电作用等。组成多肽分子的氨基酸残基的分子结构和性质决定了其自组装过程和形成的超分子结构,所以通过有目的性的分子设计可以调控多肽组装体的形貌。目前,多肽自组装研究主要集中在阐明其分子相互作用的基本机理和规律,并基于此开发具有良好生物功能性新型生物材料等方面。手性作用在生命系统、新型药物设计以及先进材料制造等领域中发挥着重要作用。在自组装肽序列中引入D-型氨基酸所产生的特异效应得到了研究者们越来越多的关注。本文从I3K出发,通过改变赖氨酸的数量以及亲水氨基酸的类型,设计合成了系列两亲短肽,以考察C端氨基酸手性以及溶液pH值对多肽自组装的影响。实验中利用原子力显微镜（Atomic force microscope,AFM）和透射电镜（Transmission electron microscope,TEM）表征多肽组装体的形貌,利用圆二色光谱仪（circular dichroism,CD）、傅立叶红外光谱仪（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）和Th T（Tetrahydrothiophene）荧光光谱法表征了组装体的二级结构。研究内容包括以下三个方面:（1）以I4LKLK为基础,通过改变赖氨酸的手性设计了I4LKDK、I4DKLK、I4DKDK三条短肽分子。研究发现,I4LKLK、I4LKDK和I4DKDK三条短肽自组装形成左手螺旋纳米纤维,I4LKDK纤维直径较大,而I4DKLK则形成纳米管和纳米纤维共存结构,纤维的螺旋方向为右手螺旋,组装体形貌的变化主要是赖氨酸手性发生变化从而改变多肽分子之间的空间位阻和静电斥力所导致。上述研究表明,通过改变亲水氨基酸的手性,可调控纳米组装体的形貌以及纤维的螺旋方向。（2）组氨酸侧链为咪唑基团,残基对pH具有响应性,并且组氨酸残基之间可以形成H-H配对。基于此,我们设计短肽分子序列I3H与I3DH,考察组氨酸手性以及溶液pH值对多肽自组装的影响。研究发现在pH为7.0时,I3H形成右手螺旋纳米纤维,I3DH形成左手螺旋纳米纤维,C端氨基酸的手性控制纤维的螺旋方向。在pH为5.0时,两条多肽形成纳米纤维;pH为3.0时,I3H无法形成稳定组装体,而I3DH形成纳米纤维,这可能是因为D型氨基酸使多肽分子组装体变得更加稳定;pH为10.0时,两条多肽均无法形成有序组装体,这是因为碱性环境下组氨酸残基全部去质子化,不带有任何电荷,最终导致两条多肽分子逐渐聚集沉积形成无规聚集体。（3）通过将赖氨酸残基替换为谷氨酸,从而改变亲水头基的带电性,设计合成了短肽分子I3E与I3DE,考察了谷氨酸手性以及pH值对多肽组装体的影响。研究表明,pH为7.0时,两条多肽分子均形成左手螺旋纳米纤维,这表明谷氨酸手性与纤维的螺旋方向无关。当提高多肽溶液的pH值至9.0或者10.0时,两条多肽同样形成纳米纤维,但是纤维不存在螺旋,表明pH值的升高不利于纤维螺旋的产生。
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