CN114456229B - 一种s-构型环状五肽、其自组装材料及制备方法 - Google Patents

一种s-构型环状五肽、其自组装材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种S‑构型环形五肽，结构如下：其中，R为其中之一。本发明还提出S‑构型环形五肽的制备方法为：合成Fmoc保护的非天然氨基酸后；用固相多肽合成法将非天然氨基酸与树脂连接,再按顺序接上两个丙氨酸一个半胱氨酸，经过分子内巯基‑烯反应后，从树脂上剪切下来，分离纯化、冻干，即得。本发明还提出自组装材料，由S‑构型环状五肽自组装形成。其制备方法为将S‑构型环状五肽用超纯水分散，加热冷却。本发明的S‑构型环状五肽全新、稳定，其自组装材料既形成了高度保守的刚性结构，也实现了从二维材料到二维晶体的跨度。

Description

一种S-构型环状五肽、其自组装材料及制备方法
技术领域
本发明属于化学生物学和计算化学领域，具体涉及一种S-构型环状五肽、其自组装材料及制备方法。
背景技术
二维材料是指电子仅在两个维度的纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料。随着2004年曼彻斯特大学Geim课题组成功分离出单原子层的石墨材料-石墨烯，这一概念被提出。因二维材料拥有超薄的平面几何特征，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等，其固有的物理性质使其在场效应管、光学器件、热学器件等领域应用广泛。最近二十几年，二维材料的研究取得了巨大的进展，二维材料开始渗透到我们的生活与研究之中。无疑，二维材料是改变我们生活的重要技术之一。
蛋白质结构的不同层次决定了参与非共价相互作用的氨基酸的空间分布，而非共价相互作用决定了蛋白质的形状和功能。蛋白质的一级序列决定了二级构(如α螺旋或β-折叠等)的氢键模式信息。这些二级基序的空间排列产生三级蛋白组装，其受控聚集导致最终的四级蛋白低聚物。从超分子化学的早期到目前为止，人工进行分子设计吸引了全世界众多科学家。通过人工分子设计模拟具有可控拓扑结构的蛋白质分子组装，目前常用的方法包括了手性、机械应力、振动组装机制等。这其中，二维分子同素异形体的独特化学和物理性质为纳米材料科学开辟了新的道路。为此，在过去十几年里，无数利用有机或者无机化合物自底向上的方法已经发展出了许多二维共价超分子材料。
纳米尺度上定向DNA和蛋白质折叠技术的发展和应用，使得二维生物相容性材料的制备成为可能。特别是，进行二维自组装的肽基支架，如多肽、蛋白质、类肽等，以及它们的衍生物，在传感、催化和分子生物学等领域具有广阔的应用空间，这也成了近几年的研究热点之一。
从石墨烯以及众多不同组成的二维纳米材料发现以来，石墨烯及其众多不同组成的二维纳米材料的发现启发了人们的合成。然而，跨越长度尺度的结构层次的系统控制仍然是一个重大挑战。这在独立二维纳米结构的自底向上组装方法中尤其明显。多态程序集通常是获得的，几乎没有控制其横向尺寸，这限制了进一步的材料加工。收获预先确定均匀尺寸的材料将使它们更容易地融入功能装置中。
因此，提供对整个装配产品(例如纳米到中尺度)分层控制的新装配方法是实现其潜在应用的关键。最近的二维合成方法采用了序列可编程的低聚物，如嵌合共聚物、核苷酸、肽、和核酸等。其中，肽被广泛地研究为超分子构建块。它们具有优良的化学多样性和可预测的组装行为，这可以通过对初级结构的合理改变进行编码。然而，氨基酸固有的手性和它们通过氢键相互作用单向生长的倾向阻碍了其在二维空间的伸展。因此，如何基于肽基骨架，构建大小均一，物理特性稳定，是多肽自组装领域的重点也是难点，这也成为了众多科学家的目标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种S-构型环状五肽，所述S-构型环状五肽结构如下所示：
其中，R为其中之一。
本发明还提出一种制备S-构型环状五肽的方法，包括如下步骤：
(1)用固相多肽合成法将Fmoc-S5(2-phenyl)-OH连接在树脂上，所述Fmoc-S5(2-phenyl)-OH的结构如下所示：
(2)用固相多肽合成法在步骤(1)所得产物上接上丙氨酸、非天然氨基酸A2、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸或非天然氨基酸homoL中的一种，其侧链结构分别为：
(3)用固相多肽合成法在步骤(2)所得产物上依次接上丙氨酸、丙氨酸、巯基有保护基的半胱氨酸；
(4)将步骤(3)所得产物中巯基有保护基的半胱氨酸的氨基端用乙酰基封闭；乙酰化封闭试剂由乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吡咯烷酮组成，乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吡咯烷酮的质量百分比分别为4.25％、15.75％、80％；
(5)将步骤(4)所得产物脱除半胱氨酸上巯基的保护基，再经过分子内巯基-烯反应获得侧链2位碳手性修饰的多肽化合物，该碳手性侧链偶联氨基酸的位置为i/i+4；
(6)将步骤(5)所得多肽化合物从树脂上剪切下来，用高效液相色谱进行纯化、分离，得到S-构型环状五肽；
(7)将步骤(6)所得的S-构型环状五肽在冻干机上冻干。
本发明中，步骤(1)的反应条件如下：
将4-甲基二苯甲胺树脂于接肽管中，用N-甲基吡咯烷酮鼓氮气溶胀；滤掉溶剂，加入体积比为50％吗啡啉的N-甲基吡咯烷酮溶液,鼓氮气，洗涤；
将Fmoc-S5(2-phenyl)-OH的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液,N,N-二异丙基乙胺按体积比2.5：2.5：0.36混匀加入接肽管中，鼓氮气180min，滤掉反应液后将接肽管中的溶剂抽干，洗涤。
本发明中，步骤(2)的反应条件为：先加入体积比为50％吗啡啉的N-甲基吡咯烷酮溶液,鼓氮气20min；用无水二甲基甲酰胺、二氯甲烷洗涤；将Fmoc保护的氨基酸N-甲基吡咯烷酮溶液，6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液,N,N-二异丙基乙胺按体积比3.75：3.75：0.5混匀加入后鼓氮气60min，用DCM和DMF洗涤，滤掉反应液，充分洗涤；
其中Fmoc保护的氨基酸为：Fmoc-Ala-OH、Fmoc-Ala2(A2)-OH、Fmoc-Val-OH、Fmoc-Leu-OH、或Fmoc-Ile-OH中的一种。
其中，Fmoc-Ala2(A2)-OH的结构式为：
本发明中，步骤(3)中依次使用Fmoc-Ala-OH、Fmoc-Ala-OH和Fmoc-Cys(Trt)-OH进行固相多肽合成反应；其中，Fmoc-Cys(Trt)-OH的结构式如下所示：
本发明中，步骤(5)中，脱除半胱氨酸上巯基保护基的试剂由质量比3：5：92的三氟乙酸,三异丙基硅烷和二氯甲烷组成；分子内巯基-烯反应的条件为：以对甲氧基苯乙酮,2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和无水二甲基甲酰胺为溶剂在紫外光365nm条件下无氧反应3小时；
本发明的第三目的在于提出一种自组装材料，自组装材料由S-构型环状五肽自组装形成。
本发明的第四目的在于提出一种自组装材料的制备方法，将S-构型环状五肽用超纯水分散，置于98℃水浴锅中加热30分钟，冷却到室温，即得自组装材料。
本发明的有益效果在于：
本发明的多肽为全新、稳定的S-构型环状五肽；本发明通过多肽侧链氨基酸顺序的调整以及对手性中心的精准调控，通过固相合成方法合成侧链具有碳端非天然氨基酸γ位S型手性中心的五肽。
本发明的自组装材料的基本构成单元具有不同以往α螺旋、β-折叠的排列方式，以全新的排列组合方式形成了高度保守的刚性结构，通过调节氨基酸基本侧链残基，解决了多肽类二维材料在空间上的延申难题，其独特的二级结构命名为DG。本发明的全新的自组装基本单元，在对突变位点的调控后，此基本单元可形成厚度从纳米至微米级别跨度的生物材料，该生物材料不同以往，它的基本单元高度保守稳定，具有刚性。同时，厚度的调控使形成的生物材料实现了从二维材料到二维晶体的跨度。
本发明的自组装材料的制备方法通过微观的调控，改变自组装后的二维材料大小，控制材料横向尺寸，解决材料加工难题。本发明利用S-构型环状五肽作为基本单元，简单高效地制备了具有纳米性质的二维材料，也可以形成晶体，制备得到的新型多肽生物材料在材料学，生物医学等方面具有广泛的应用。
附图说明
图1.本发明的S-构型环状五肽自组装材料的模式图。
图2.为实施例7中对合成的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2的质谱图。
图3.为实施例7中对合成的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2的圆二色谱(CD)数据。
图4.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图5.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图6.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图7.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图8.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图9.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的扫描电镜图像。
图10.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的AFM图像。
图11.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2自组装材料的AFM图像。
图12.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的AFM图像。
图13.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的AFM图像。
图14.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料根据原子力显微镜统计出的平均厚度图。
图15.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料数据，及其排列方式简易图。
图16.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2自组装材料通过XRD得到的结构。A、B介绍单个五肽分子的构象，分子内氢键。C、D介绍dimer分子的构象，主要作用力
图17.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2自组装材料通过XRD得到的结构。E、F将分子在晶体内的packing与晶体的宏观形貌匹配。G、J从a、b、c轴出发，介绍主要作用力。K展示Ac-CAAVS5-Ph单个分子在晶体中的pocket。
图18.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料单个分子在晶体的pocket，及它们的横向比较。
图19.为实施例7的Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料第4个氨基酸残基的细节比较。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
本发明提出了S-构型环状五肽，结构如下所示：
其中，R为 其中之一；
简称为：Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2。所述的氨基酸序列分别如SEQ ID NO.1至SEQ ID NO.6所示
本发明合成的S-构型环状五肽，及其自组装材料，包括以下步骤：
(1)Fmoc保护的侧链2位碳S手性的非天然氨基酸S5的合成；结构式如下所示：
(2)用固相合成多肽的手段，将非天然氨基酸S5连接到树脂上。接上第四位突变位点氨基酸，可以为丙氨酸、非天然氨基酸A2、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸及非天然氨基酸homoL。继续接上两个丙氨酸，最后接上巯基有保护基的半胱氨酸并将多肽的氨基端用乙酰基封闭；
(3)脱除步骤(2)所得产物半胱氨酸上的巯基保护基后，分子内巯基-烯反应。
(4)将多肽从树脂上剪切下来，用高效液相色谱进行纯化，分离得到S-构型环状五肽。
(5)将纯化后的多肽在冻干机上冻干。
(6)将多肽用超纯水分散后自组装，即得自组装材料。
本发明制得得六种S-构型环状五肽，及其自组装材料，经扫描电子显微镜(SEM)，原子力显微镜(AFM)，固体粉末衍射技术(XRD)，对二维材料及晶体结构进行了详细的表征及解析。
实施例1、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2的合成
具体操作为：
1、接第一个氨基酸：称取500mg 4-甲基二苯甲胺(MBHA)树脂于100ml接肽管中，加入20ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)鼓氮气溶胀30min；滤掉溶剂，加入体积比为50％吗啡啉的NMP溶液,鼓氮气20min，洗涤,重复一次；
连接反应：加入Fmoc-S5(2-phenyl)-OH(in NMP)溶液，6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)(in NMP),N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)按2.5ml/2.5ml/0.36ml混匀加入树脂中鼓氮气180min，滤掉反应液。其中，S构型Fmoc保护的非天然氨基酸S5(2-phenyl)(即Fmoc-S5(2-phenyl)-OH)，结构式为：
洗涤：将接肽管中的溶剂抽干，将制得的树脂用无水二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷(DCM)(10ml*3)洗涤三次，每次一分钟；
2、接第二个氨基酸：
脱保护：加入体积比为50％吗啡啉的NMP溶液,鼓氮气20min，两次；用DMF、DCM(10ml*3)洗涤三次；
连接反应：将配制好的0.2M/L Fmoc-Ala-OH(NMP)溶液，0.2M/L HATU(NMP),DIPEA按3.75ml/3.75ml/0.5ml混匀加入树脂中鼓氮气60min，用DCM和DMF洗涤；滤掉反应液，洗涤然后进行下一步操作。
3、接第三个氨基酸：操作同2接第三个Ala。
4、接第四个氨基酸：脱保护：加入体积比为50％吗啡啉的NMP溶液,鼓氮气20min，洗涤2次；连接反应同2接第四个Ala。
5、接第五个氨基酸Cys：脱保护：加入体积比为50％吗啡啉的NMP溶液,鼓氮气20min，重复一次，洗涤；
连接反应：将配制好的Fmoc-Cys(Trt)-OH(in NMP)溶液，HATU(in NMP),DIPEA按3.75ml/3.75ml/0.5ml混匀加入树脂中鼓氮气90min；滤掉反应液，洗涤2次，然后进行下一步操作。其中，Fmoc-Cys(Trt)-OH的结构式如下：
6、N端乙酰化封闭：脱保护：加入体积比为50％吗啡啉的NMP溶液,鼓氮气20min,重复一次，洗涤；N端乙酰化封闭：将配好的乙酰化封闭试剂混匀加入树脂中鼓氮气90min；滤掉反应液，洗涤然后进行下一步操作。
乙酰化封闭试剂由乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺(DIEA)、N-甲基吡咯烷酮组成(NMP)，乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吡咯烷酮的质量百分比分别为4％、16％、80％；
7、脱除半胱氨酸上巯基的-Trt保护基。将配好的脱除-Trt基团的试剂(质量比3：5：92的三氟乙酸(TFA),三异丙基硅烷(TIS)和二氯甲烷(DCM))混匀加入树脂中鼓氮气20min后，滤掉反应液，洗涤，再次加入脱除-Trt基团的试剂鼓氮气20min，滤掉反应液，洗涤，然后进行下一步操作。
8、分子内巯基-烯反应：滤掉反应液，将树脂用甲醇(MeOH)(10ml)交替洗涤，抽干保存或用于下一步反应。称取1.0g AcHN-CAAAS5(2-phenyl)-MBHA树脂于100ml烧瓶中,依次加入70mg对甲氧基苯乙酮(MAP),105mg 2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(MNP)和50ml无水二甲基甲酰胺(DMF)；用氮气换气三次除掉溶剂中的氧；将该烧瓶置于光反应器中搅拌下在紫外光365nm条件下反应3h；然后将反应树脂转入接肽管中，滤除反应液，用DMF(10ml)，DCM(10ml)，交替洗涤，抽干得Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2树脂。
9、把多肽化合物从树脂上剪切下来：使用剪切液(三氟乙酸:三异丙基硅烷:水：二硫醇＝94：2.5：2.5：1)把多肽从树脂上剪切下来，滤掉树脂，用N2把剪切液吹干，用冷却的(乙醚：正己烷＝1：1)沉淀，沉淀加水和乙腈溶解后用HPLC纯化。MS检测后至于冻干机上冻干，得到白色粉末状固体，即Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2。
其中，步骤1-6以Fmoc固相多肽合成法合成NH2-CAAAS5(2-phenyl)-MBHA树脂的路线图如下所示：
实施例2、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2的合成
S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2的合成过程与实施例1实验条件一致，仅将步骤(2)中接入的第二个氨基酸Ala换成Ala2(A2)非天然氨基酸，即将0.2M/L的Fmoc-Ala-OH(NMP)溶液更换为0.2M/L的Fmoc-Ala2(A2)-OH(NMP)溶液，其结构式为：
其余步骤均同于实施例1。
实施例3、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2的合成
S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2的合成过程与实施例1基本一致，仅将步骤(2)中接入的第二个氨基酸Ala换成Val，即将0.2M/LFmoc-Ala-OH(NMP)溶液更换为0.2M/LFmoc-Val-OH(NMP)溶液。
其余步骤均同于实施例1。
实施例4、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2的合成
S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2的合成过程与实施例1基本一致，仅将步骤(2)中接入的第二个氨基酸Ala换成Leu，即将0.2M/L Fmoc-Ala-OH(NMP)溶液更换为0.2M/LFmoc-Leu-OH(NMP)溶液。
其余步骤均同于实施例1。
实施例5、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2的合成
S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2的合成过程与实施例1基本一致，仅将步骤(2)中接入的第二个氨基酸Ala换成Ile，即将0.2M/LFmoc-Ala-OH(NMP)溶液更换为0.2M/LFmoc-Ile-OH(NMP)溶液。
其余步骤均同于实施例1。
实施例6、S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2的合成
S-构型环状五肽Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2的合成过程与实施例1基本一致，仅将步骤(2)中接入的第二个氨基酸Ala换成非天然氨基酸homoLeu，即将0.2M/LFmoc-Ala-OH(NMP)溶液更换为约0.2M/LFmoc-homoLeu-OH(NMP)溶液。其结构式为：
其余步骤均同于实施例1。
实施例7、
将实施例1-6制得的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2进行质谱和圆二色谱分析，如图1、2所示。
将实施例1-6制得的冻干的Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2白色粉末状的多肽样品分别用超纯水分散至1mg/ml，放入98℃水浴锅中加热30分钟，自然冷却到室温，即可得到自组装材料的水溶液。
取Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2自组装材料的水溶液15微升均匀地涂抹在硅片上，放置在37℃烘箱中，烘干后，通过扫描电子显微镜观测它们形成的材料形貌。如图4、5、7、9所示，Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2形成了厚度在从几纳米到几十纳米左右的片层二维材料。如图9所示，Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2在扫描电子显微镜下呈现为条带状形貌，说明第四位氨基酸侧链大到一定程度将不会再形成二维材料。
取Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2的自组装材料的水溶液15微升均匀地涂抹在硅片上，放置在37℃烘箱中，烘干后，通过扫描电子显微镜观测它们形成的材料形貌。如图6、8所示。
取Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组材料的水溶液5微升均匀地涂抹在云母上，放置在37℃烘箱中，待溶剂挥发完毕，自组装后的材料留存在云母上，通过原子力显微镜观察它们的形貌，测量厚度，如图10-14所示。
通过原子力显微镜检测发现Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2自组装材料厚度达到几十微米最终形成晶体。在普通光学显微镜下从水溶液中挑出后通过单晶衍射技术(XRD)解析结构(如图15、16、17、18、19)，测量晶体厚度。发现他们在水溶液中形成单晶结构，由蝴蝶形状的基本单元堆积而成。这一基本单元稳定，具有刚性，不同以往报道多肽类的自组装的作用模式，是一种新颖的多肽组装形式。
Ac-cyclo(1,5)-CAAAS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAA2S5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAALS5(2-phenyl)-NH2在水溶液中可以形成厚度大小不一，从最小几纳米到最大一百纳米左右的二维材料。Ac-cyclo(1,5)-CAAVS5(2-phenyl)-NH2、Ac-cyclo(1,5)-CAAIS5(2-phenyl)-NH2在水溶液中可以形成厚度几十微米，可以在普通光学显微镜下挑取的晶体。当第四位氨基酸侧链调控(侧链变大)到一定程度，如Ac-cyclo(1,5)-CAAhomoLS5(2-phenyl)-NH2，就不会形成二维材料或晶体，而是形成带状纤维，如图9所示。
序列表
<110> 北京大学深圳研究生院
深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心
<120> 一种S-构型环状五肽、其自组装材料及制备方法
<130> JSP12106200
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
Cys Ala Ala Ala Ser
1 5
<210> 2
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
Cys Ala Ala Ala Ser
1 5
<210> 3
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
Cys Ala Ala Val Ser
1 5
<210> 4
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
Cys Ala Ala Ile Ser
1 5
<210> 5
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
Cys Ala Ala Leu Ser
1 5
<210> 6
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
Cys Ala Ala Leu Ser
1 5

Claims (8)

1.一种S-构型环状五肽，其特征在于，所述S-构型环状五肽结构如下所示：
其中，R为其中之一。
2.一种制备如权利要求1所述S-构型环状五肽方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)用固相多肽合成法将Fmoc-S5(2-phenyl)-OH连接在树脂上，所述Fmoc-S5(2-phenyl)-OH的结构如下所示：
(2)用固相多肽合成法在步骤(1)所得产物上接上丙氨酸、非天然氨基酸A2、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸或非天然氨基酸homoL中的一种，其侧链结构分别为：
(3)用固相多肽合成法在步骤(2)所得产物上依次接上丙氨酸、丙氨酸、巯基有保护基的半胱氨酸；
(4)将步骤(3)所得产物中巯基有保护基的半胱氨酸的氨基端用乙酰基封闭；乙酰化封闭试剂由乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吡咯烷酮组成，乙酸酐、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吡咯烷酮的质量百分比分别为4.25％、15.75％、80％；
(5)将步骤(4)所得产物脱除半胱氨酸上巯基的保护基，再经过分子内巯基-烯反应获得侧链2位碳手性修饰的多肽化合物，该碳手性侧链偶联氨基酸的位置为i/i+4；
(6)将步骤(5)所得多肽化合物从树脂上剪切下来，用高效液相色谱进行纯化、分离，得到S-构型环状五肽；
(7)将步骤(6)所得的S-构型环状五肽在冻干机上冻干。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(1)的反应条件如下：
将4-甲基二苯甲胺树脂于接肽管中，用N-甲基吡咯烷酮鼓氮气溶胀；滤掉溶剂，加入体积比为50％吗啡啉的N-甲基吡咯烷酮溶液,鼓氮气，洗涤；
将Fmoc-S5(2-phenyl)-OH的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液,N,N-二异丙基乙胺按体积比2.5：2.5：0.36混匀加入接肽管中，鼓氮气180min，滤掉反应液后将接肽管中的溶剂抽干，洗涤。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(2)的反应条件为：先加入体积比为50％吗啡啉的N-甲基吡咯烷酮溶液,鼓氮气20min；用无水二甲基甲酰胺、二氯甲烷洗涤；将Fmoc保护的氨基酸N-甲基吡咯烷酮溶液，6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液,N,N-二异丙基乙胺按体积比3.75：3.75：0.5混匀加入后鼓氮气60min，用DCM和DMF洗涤，滤掉反应液，充分洗涤；
其中所述Fmoc保护的氨基酸选自Fmoc-Ala-OH、Fmoc-Ala2(A2)-OH、Fmoc-Val-OH、Fmoc-Leu-OH、或Fmoc-Ile-OH中的一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中依次使用Fmoc-Ala-OH、Fmoc-Ala-OH和Fmoc-Cys(Trt)-OH进行固相多肽合成反应，所述Fmoc-Cys(Trt)-OH的结构式如下所示：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(5)中，脱除半胱氨酸上巯基保护基的试剂由质量比3：5：92的三氟乙酸,三异丙基硅烷和二氯甲烷组成；分子内巯基-烯反应的条件为：以对甲氧基苯乙酮,2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和无水二甲基甲酰胺为溶剂在紫外光365nm条件下无氧反应3小时；
7.一种自组装材料，其特征在于，所述自组装材料由权利要求1所述的S-构型环状五肽自组装形成。
8.如权利要求7所述的自组装材料的制备方法，其特征在于，将如权利要求1所述的S-构型环状五肽用超纯水分散，置于98℃水浴锅中加热30分钟，冷却到室温，即得自组装材料。
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