北大宛新华/张洁团队《德国应化》：模拟蛋白变构的聚苯乙炔螺旋链及其高效手性传递学术资讯

蛋白质的变构效应是其在和配体结合后发生构象变化的一种独特行为，它显著影响生命体内的信号传导与识别，也可以调节蛋白质本身的组装行为。以人类乙型肝炎病毒的核心蛋白为例，借助与药物小分子的结合，蛋白质中的α螺旋结构发生变化，其所形成的衣壳组装体从原本的二十面体转变为螺旋管状结构，该过程揭示了抗病毒药物的作用机制。人工合成的聚苯乙炔（PPA）螺旋构象可在紧密螺旋与伸展螺旋间进行转变。通过合理的结构设计，PPA衍生物能自组装形成形貌丰富的组装体，在一定条件下实现手性的多层级传递，有望用作为蛋白变构的理想模拟体系。

近日，北京大学宛新华教授/张洁副教授团队报道了模拟蛋白变构的螺旋链聚苯乙炔嵌段共聚物自组装及其高效手性传递。相关成果以“Allostery-Mimicking Self-assembly of Helical Poly(phenylacetylene) Block Copolymers and the Chirality Transfer”为题发表在国际化学著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，并被选为“Hot Paper（热点论文）”。博士研究生蔡思良、陈珺娴博士为共同第一作者。

在这项工作中，作者以Rh为催化剂、P(4-FC6H4)3为共催化剂，通过活性聚合成功地合成出一系列分别由PPA和萘侧基聚苯乙炔衍生物（PsmNap）构成的嵌段共聚物PPA-b-PsmNap。PPA链段溶于四氢呋喃，采取伸展cis-transiod螺旋构象。PsmNap链段也溶于四氢呋喃，但在四氢呋喃中会自发地由cis-transiod伸展螺旋构象逐渐转变为cis-cisoid紧密螺旋构象。这种构象的变化会导致PsmNap链段溶解性下降并发生聚集，继而实现构象转变诱导自组装。圆二色光谱、紫外吸收光谱可直接表征这种构象的转变。作者进一步通过动力学参数k定量表征了这种构象转变速度，其与温度、溶剂成分以及聚合物的分子量相关。

作者在四氢呋喃中加入15%的N,N-二甲基甲酰胺溶剂以减缓构象转变速度，随着螺旋链的构象变化，聚苯乙炔嵌段共聚物在特定溶剂中自发地进行从囊泡、纳米带以及螺旋绳等组装形貌的转变。而最终所形成的螺旋绳组装体有着明显的手性偏向，其缠绕方式与聚合物分子手性保持严格的对应关系（＞98%），较以往研究相比表现出高效的手性传递。这项研究为模拟蛋白变构组装提供了一种新的思路。该工作得到国家自然科学基金资助。