近日，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所交叉中心的劉聰課題組與上海交通大學(xué)儀器科學(xué)與工程系代彬課題組合作在學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上發(fā)表了一篇題為“Creating an amyloid 'kaleidoscope' using short iodinated peptides”的研究論文。該工作通過(guò)在多肽的不同位點(diǎn)引入碘化修飾，成功創(chuàng)制出具有多種不同原子結(jié)構(gòu)與物化性質(zhì)的淀粉樣纖維組裝體?；诮Y(jié)構(gòu)與組裝機(jī)制的深入研究，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)并獲得了具有全新多肽排列方式的碘化淀粉樣纖維。這項(xiàng)工作為通過(guò)翻譯后修飾精準(zhǔn)調(diào)控淀粉樣纖維組裝，構(gòu)筑具有不同結(jié)構(gòu)與功能的淀粉樣纖維“萬(wàn)花筒”提供了新的思路和方向。

　　在本項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)聚焦于一段在細(xì)胞應(yīng)激顆粒動(dòng)態(tài)組裝中起重要作用的多肽序列1GFGGNDNFG9（簡(jiǎn)稱hnRAC1）。研究人員發(fā)現(xiàn)，hnRAC1能夠自組裝成具有溫度敏感性的高度可逆的淀粉樣纖維。為了深入了解該纖維的結(jié)構(gòu)特性，研究人員運(yùn)用低溫電子顯微鏡（cryo-EM）解析了hnRAC1可逆纖維的原子結(jié)構(gòu)（圖1），并揭示了其可逆動(dòng)態(tài)組裝的分子機(jī)制?！　?/span>

圖1 碘化修飾誘導(dǎo)產(chǎn)生的五種具有不同結(jié)構(gòu)的淀粉樣纖維

　　此外，通過(guò)在hnRAC1的不同位點(diǎn)引入碘原子修飾，研究人員發(fā)現(xiàn)，碘化修飾能誘導(dǎo)hnRAC1形成具有不同原子結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性的淀粉樣纖維“萬(wàn)花筒”（圖1）。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，這些具有不同結(jié)構(gòu)的多肽淀粉樣纖維的自組裝是由多肽分子內(nèi)與分子間形成的各種類型的鹵鍵驅(qū)動(dòng)（表1）。例如，在Phe8的苯環(huán)上引入碘原子的hnRAC18I，誘導(dǎo)形成一種分子內(nèi)C–I 鹵素鍵，從而將肽鏈鎖定在單一的構(gòu)象中，組裝形成的纖維的截面結(jié)構(gòu)為方形。而在周圍區(qū)域具有柔性較強(qiáng)Gly的Phe2的苯環(huán)上引入碘原子的hnRAC12I或在Phe2的苯環(huán)和Phe8的苯環(huán)上均引入碘原子的hnRAC12I8I，都會(huì)形成多個(gè)不同類型的分子間鹵素鍵，誘導(dǎo)產(chǎn)生多種肽鏈構(gòu)象。hnRAC12I和hnRAC12I8I組裝形成的纖維的界面具有類似于花瓣形的結(jié)構(gòu)（圖2）。進(jìn)一步，研究人員基于對(duì)hnRAC1和三種不同碘化多肽纖維原子結(jié)構(gòu)與自組裝機(jī)制的理解，通過(guò)理性設(shè)計(jì)獲得了具有全新結(jié)構(gòu)的碘化肽DIP2I8I淀粉樣纖維（圖2）。

hnRAC1 纖維、三種碘化的hnRAC1纖維和DIP2I8I 纖維的分子內(nèi)和分子間相互作用以及熱穩(wěn)定性

圖2 原生的多肽、修飾的多肽和設(shè)計(jì)的多肽組裝的纖維結(jié)構(gòu)的示意圖。

在多肽的不同位置引入碘原子會(huì)產(chǎn)生各種不同的肽鏈結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步排列成不同的纖維結(jié)構(gòu)。

　　綜上所述，本項(xiàng)研究揭示了鹵化修飾在調(diào)控多肽自組裝及誘導(dǎo)多肽形成淀粉樣纖維“萬(wàn)花筒”結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵作用。更為重要的，該研究為通過(guò)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)不同修飾的多肽創(chuàng)制具有不同原子結(jié)構(gòu)和材料特性的淀粉樣纖維納米材料提供了重要線索與探索方向。

　　該工作得到了來(lái)自于國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部及上海市科委等基金的資助。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310737