以2-氨基异丁酸为原料制备多肽材料

背景

多肽的结构多样性提供了广泛的物理特性，这使得合成多肽成为有吸引力的材料。将非天然氨基酸整合到多肽主链中，可以通过改变其结构来制造新的功能。2-氨基异丁酸 (Aib) 是非天然氨基酸之一，既往研究表明，当其掺入多肽序列时是强螺旋启动子。含有2-氨基异丁酸残基的寡肽表现出形成 3-或 α-螺旋二级结构的强烈倾向。

化学酶催化

在多肽的溶液合成中，蛋白酶催化的氨基酸酯衍生物的化学酶聚合具有在水介质中简便、绿色合成以及比使用缩合剂的传统溶液方法更原子经济等优点。各种氨基酸衍生物不仅可以通过化学酶法转化为线性多肽，还可以转化为具有独特形状的多肽结构，例如星形和遥爪型多肽。此外，一些蛋白酶，特别是木瓜蛋白酶，表现出相对广泛的底物特异性，这使得非天然氨基酸衍生物能够参与化学酶聚合。 Kousuke Tsuchiya 和 Keiji Numata研究了使用木瓜蛋白酶通过化学酶聚合来聚合非天然氨基酸 2-氨基异丁酸的可行性^[1]。通过使用含有2-氨基异丁酸的三肽乙酯作为单体，Aib单元成功地引入到多肽主链中。

结论

作者证明了木瓜蛋白酶在缓冲水溶液中成功地化学酶聚合含2-氨基异丁酸的三肽酯 AlaAibAla-OEt，从而形成聚 (AlaAibAla)。通过红外和圆二色光谱分析，发现所获得的聚（AlaAibAla）在固相和溶液相中均采用α-螺旋构象。三种含2-氨基异丁酸单体的聚合结果表明，适当控制对木瓜蛋白酶的亲和力对于实现木瓜蛋白酶催化的非天然氨基酸聚合至关重要。该方法可以广泛扩展化学酶合成的多功能性，以精确构建基于多肽的结构。这种由非天然氨基酸残基组成的多肽的合成技术可以进一步应用于制备各种具有独特结构的人工多肽材料。

参考文献

[1] Chemoenzymatic synthesis of polypeptides containing the unnatural amino acid 2-aminoisobutyric acid. doi: 10.1039/C7CC03095A.