多肽立体化学--螺旋多肽

采用模型系统进行研究，可以得到对蛋白质的立体化学有贡献的实质性理解。合成多肽为确定与蛋白质的结构和功能有关的构象及相互作用，提供了颇具吸引力的途径。

螺旋结构是蛋白质、核酸、多糖及许多合成多肽的共同结构特征。研究模型多肽在固态和溶液中的螺旋结构，对明确解释在纤维蛋白和球蛋白的构象研究中得出的结论具有重要意义。

多肽是由α氨基酸按下面的通式组成的聚酰胺，其中R是α氨基酸中的侧链：

 ［  HN-CH-CO ］ 

   |

   R

根据下面的基本假定，Pauling和Corey设想α-螺旋是折叠多肽比较稳定的二级结构之一：

①       多肽残基是反式共平面构象；

 

②       键中的残基都是立体化学等价的；

③       各个肽的C=O和N-H基形成氢键，N-H···O原子接近线性排布；

④       N-H···O键长大约为2.75Å，羰基和氨基的线性排布与螺旋轴构成12度角。

于是，α-螺旋的每一圈有3.7个氨基酸残基，键内的NH和CO基团间形成氢键，四个残基相隔形成13元环。残基沿轴平移（每个残基的最高值）1.5 Å，螺距为5.4 Å。

这种α-螺旋亦称作3.7螺旋，既可以是左手螺旋，也可以是右手螺旋。当由光学活性的残基构成时，这两种螺旋则是产生不同的X射线衍射参数的不同结构。

早年通过X射线衍射研究合成聚谷氨酸-γ-苄酯、聚谷氨酸-γ-甲酯以及聚-L-丙氨酸，证实了α-螺旋的存在。这些高聚物的X射线照片显示了一个很强的，具有1.5 Å间隔的子午（正切）反射，这恰好对应于α-螺旋中的残基平移。所谓残基平移是从任一残基向后一个残基延伸过程中，螺旋上升的高度。后来研究聚-L-丙氨酸及几种其他多肽的X射线衍射，确证了α-螺旋结构。一般地说，当观察到对应于5.4Å的层线和1.47-1.5Å的子午（正切）纹理时，就可以合理地假定α-螺旋的存在。

多肽最普遍的二级结构（α-螺旋）并非实验中发现的唯一螺旋构想。一种不同类型的螺旋，即ω-螺旋，每圈含四个氨基酸残基，轴向平移为1.325Å，螺距为5.3Å。由于空间效应造成的多肽单元偏离平面的角度约为5°，这与后来发现的不允许有平面肽单元的ω型相符。实质上，ω-螺旋是扭曲的α-螺旋。在这种扭曲的α-螺旋中，只有通过放宽氢键线型度的要求和肽单元平面度的要求，才能获得稳定的结构，这种结构显然不如α-螺旋稳定。

原则上，刚性结构（如螺旋）及其在溶液中的构象变化常采用紫外吸收（UV）、旋光色散（ORD）和圆二色散（CD）进行研究。

 

自 《多肽药物化学》