β2-氨氧基酸和含α-氨氧基酸/β-氨基酸杂肽的合成及其构象研究

摘要

本论文研究了β2-氨氧基酸多肽的不对称合成及其二级结构；设计合成了α-氨氧基酸和多种β-氨基酸组成的杂肽，研究了它们的构象，并用于设计发夹(hairpin)二级结构。论文共分三部分。
　　首先，我们对β2-氨氧基酸的不对称合成路线进行了探索和改进，合成了甲基侧链和异丙基侧链的β2-氨氧基酸单体及它们的二肽。1HNMR，IR，X-ray和2DNOESY的研究表明，β2-氨氧基酸单体形成了C-端的酰胺氮氢和N-端的羰基氧原子之间的分子内九元环氢键，即βN-O转角。研究还表明β2-氨氧基酸单体在有机溶液和固态中采取了两种不同的βN-O转角构象。β2-氨氧基酸二肽在有机溶液中形成了βN-O螺旋。这一工作使我们对β-氨氧基酸这类拟肽结构单元的认识更加全面。
　　其次，我们设计合成了α-氨氧基酸和几种β-氨基酸按1:1交替组成的杂肽，并进行了构象研究。我们发现杂肽三聚体和四聚体能形成8/8螺旋二级结构，β-氨基酸的种类对二级结构的稳定性有影响，其中环状侧链和非环状侧链的β2，2-氨基酸(β2，2-hAcc和β2，2-hAib)参与构建的杂肽寡聚体的螺旋结构最稳定。
　　最后，我们对α-氨氧基酸和β-氨基酸组成的杂肽做了进一步的探索，发现D-α-氨氧基酸和D-β3-氨基酸以及两个L-α-氨基酸组成的四肽(Piv-L-Leu-D-OPhe-D-β3-hAla-L-Val-NHBu1)形成了一类新颖的转角结构，即D-α-氨氧基酸残基的氨氧基质子与D-β3-氨基酸残基的羰基氧原子形成了分子内十元环氢键，同时氨基端保护基(Piv)的羰基氧原子与羧基端末端的酰胺氨基质子形成分子内氢键，这构建了一个含α-氨氧基酸结构单元的发夹(hairpin)二级结构。同时我们也发现D-α-氨氧基酸和L-β3-氨基酸或非手性β-氨基酸以及L-α-氨基酸组成的四肽形成了D-α-氨氧基酸残基的氨氧基质子与羧基端L-α-氨基酸残基的羰基氧原子之间的分子内十三元环氢键，同时它诱导β-氨基酸残基形成了分子内八元环氢键。α-氨氧基酸/β-氨基酸杂肽的设计带来了二级结构多样性，为模拟蛋白质结构及其生物功能提供了更多的可能性。