疏水卷曲螺旋核心扰动对具有α-β构象转换能力的α-螺旋自组装肽热转变过程的影响

本研究针对功能性纳米材料开发中构象转换可控性难题，通过设计CCP1-CCP3系列肽（含组氨酸取代的疏水核心），系统探究了核心扰动对α-螺旋纤维向β-片层转变过程的影响。原子力显微镜（AFM）和圆二色谱（CD）证实CCP1/CCP2在pH<4时形成α-螺旋纤维，其中CCP1呈现高度协同的不可逆构象转变，而CCP2则表现为渐进式转变。该研究为理解淀粉样纤维形成机制及开发生物相容性纳米材料提供了新思路。

　　

在生命科学领域，蛋白质构象转换现象既是天然生物功能的基础，也与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关。传统观点认为α-螺旋与β-片层是两种相对独立的二级结构，但近年研究发现某些肽类能在特定条件下实现二者间的可调控转换。这种转换过程不仅涉及分子内相互作用的重排，更与分子间组装行为密切相关。然而，如何通过精确的分子设计控制这种转换的动力学特征，仍是当前生物材料开发中的关键挑战。

日本科学技术振兴机构的研究团队在《Biophysical Chemistry》发表的研究中，以GCN4-p1亮氨酸拉链为模板，设计出29肽CCP1（全疏水核心）及其组氨酸取代变体CCP2/CCP3。通过AFM形貌观察、CD光谱分析和差示扫描量热法（DSC），系统研究了核心疏水性扰动对构象转换的影响。研究特别关注了pH4条件下纤维形成能力及0-120°C温控过程中的结构演变。

关键技术方法
采用Fmoc固相合成法制备肽段，反相高效液相色谱纯化。通过原子力显微镜（AFM）观察纤维形貌，衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）检测二级结构特征峰（1654cm^-1对应α-螺旋，1628cm^-1对应β-片层）。圆二色谱（CD）监测0-90°C温度梯度下的构象变化，差示扫描量热法（DSC）测定0-120°C的热力学参数。

Optimal pH conditions for the formation of α-helical fibers
AFM显示CCP1和CCP2仅在pH4形成纤维，ATR-FTIR证实其α-螺旋特征峰。CCP3因额外组氨酸取代丧失组装能力，说明核心疏水性对纤维形成具有决定性作用。

Conclusion
CCP1在60-65°C发生协同性α→β不可逆转变，而CCP2需多次加热至120°C才完成渐进式转变。组氨酸引入显著改变了分子间相互作用模式，其质子化状态可能通过影响核心堆积密度调控转变速率。

该研究首次在单一肽系统中实现了α-β构象转换的人为调控，为模拟淀粉样纤维形成机制提供了简化模型。通过揭示核心疏水性对转变动力学的精细调控作用，为开发温度/pH响应型生物材料奠定了理论基础。特别值得注意的是，CCP2展现的"缓冲式"转变特性，可能为设计抗蛋白异常聚集的抑制剂提供新思路。