【本站讯】近日，我校化学化工学院徐海教授团队在芳香短肽自组装行为和手性研究方面取得新进展，相关成果《短肽组装中芳香相互作用诱导的手性反转》（Chiral inversion induced by aromatic interactions in short peptide assembly）在线发表于《Nature Communications》上。论文第一作者为化学化工学院博士研究生祁凯，通讯作者为化学化工学院徐海教授、材料科学与工程学院张军教授、英国曼彻斯特大学吕建仁教授和天津大学王跃飞副研究员，中国石油大学（华东）为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金项目的资助。

在生物系统中，生物分子往往形成有序的组装体来执行其功能，其中许多分子在较高的结构水平上采用超分子螺旋结构，由于这些生物分子组装体的螺旋手性对其性质和功能（如分子识别、基因转录、酶催化、信号转导、细胞运动和生物光学）有着深远的影响，因此了解上层结构的手性并利用生物分子组装过程来定向得到手性超分子结构在科学和工程界具有重要意义。

近年来，人们一直试图将分子手性与超分子手性关联起来，但是由于生物分子自组装的高度分级过程以及涉及的多种非共价相互作用，导致了其超分子手性的形成机制异常复杂。在本论文中，通过研究芳香族两亲性短肽Ac-F₃K-NH₂及其对映异构体，发现苯丙氨酸（F）芳香侧链由于其与主链的强烈空间排斥作用而决定了单个β-strand的扭曲方向，并且在形成β-折叠后，β-strand疏水段侧链苯环通过芳香相互作用形成了具有方向性偏好的芳香阶梯。这不仅导致平行的β-折叠排列，而且可以诱导β-折叠内单个β-strand的手性反转。这项研究不仅为理解芳香相互作用在调控短肽β-sheet组装体手性的作用提供了范例，而且还有助于通过芳香相互作用得到特定手性的短肽超分子结构。

图1.单肽β-strand的构象、手性及分子内非共价相互作用分析

图2.短肽分子的二聚体构象、分子间π-π堆积相互作用和手性反转

图3.Fmoc-FFR和Fmoc-FWR的手性演化

徐海教授领衔的生物界面与材料研究团队，长期致力于多肽分子自组装及功能化的研究，特别是短肽自组装手性传递规律、多肽分级组装机制和肽基超分子生物材料等方向的研究。团队在国家自然科学基金的持续资助下，累计在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、ACS Nano等国内外权威期刊发表高质量学术论文100余篇，授权发明专利20余项，开发了生物材料原创性技术多项，累计培养博士、硕士研究生近百名。

全文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-50448-0