烯基丁基氨基甲酸酯交联稳定α-螺旋肽:长度、立体化学与方向性的协同优化策略

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Bioorganic & Medicinal Chemistry 3.3

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  为解决α-螺旋肽易降解、结构不稳定的问题,研究人员开发了基于烯基丁基氨基甲酸酯(alkenyl butylcarbamate)的新型交联策略,通过闭环复分解反应(RCM)实现i,i+7位点精准交联。研究发现13原子长度的hex-2-enyl butylcarbamate交联能显著增强α螺旋度(45倍抗胰蛋白酶降解能力),其亲水性、化学稳定性及构象刚性为靶向膜蛋白的肽类药物设计提供了新思路。

  

在生物医药领域,α-螺旋肽因其特异性识别能力成为靶向治疗的热门候选,但天然肽链的柔性结构导致其易被蛋白酶降解,严重制约临床应用。传统全烃类交联(all-hydrocarbon stapling)虽能增强螺旋稳定性,却因过度疏水性引发溶解性问题。这一矛盾促使科学家探索兼具刚性、亲水性和化学稳定性的新型交联策略。

韩国基础科学研究院(National Research Foundation of Korea)的Young-Woo Kim团队在《Bioorganic》发表研究,创新性地采用烯基丁基氨基甲酸酯交联系统。通过将α-烯基丙氨酸与Nε-Alloc-Lys(烯丙氧羰基保护赖氨酸)进行RCM反应,构建了长度可调(11-13原子)、立体构型可控(R/S型)的i,i+7交联网络。研究运用圆二色谱(CD)分析螺旋度、高效液相色谱(HPLC)监测RCM效率,并通过胰蛋白酶降解实验评估稳定性。

关键研究发现

  1. 交联长度优化:13原子hex-2-enyl butylcarbamate交联使螺旋含量提升最显著,较未修饰肽提高45倍抗胰蛋白酶降解能力。
  2. 立体化学效应:(R)-烯基丙氨酸与(S)-烯基丙氨酸组合显著影响RCM产率和螺旋稳定性,证明空间排列对构象约束的敏感性。
  3. 方向性调控:交联取向(N→C或C→N)直接影响肽链的溶剂可及性,反向交联体显示更高的蛋白酶抗性。
  4. 化学稳定性:氨基甲酸酯键在生理条件下抗非酶水解性能优于传统酯键交联。

结论与意义
该研究建立了模块化交联平台,首次实现长度、立体化学与方向性的三维精准调控。其亲水特性克服了全烃类交联的溶解性缺陷,13原子交联的刚性构象为靶向GPCRs(G蛋白偶联受体)等膜蛋白提供了新工具。未来可拓展至肿瘤靶向肽、病毒融合抑制剂等领域,推动螺旋肽药物的临床转化。

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