浙江大学凌君教授团队《ACS Macro Lett.》：富甘氨酸的氨基酸无规共聚物的合成方法

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富甘氨酸蛋白（glycine-rich protein, GRP）是一类重要的生命蛋白，在细胞的支撑结构和蛋白质相互作用中扮演着重要的角色。GRP中甘氨酸残基以重复的诸如GGGX和GGXXXGG（G为甘氨酸，X为其它氨基酸）等序列的形式存在，并不存在较长的甘氨酸均聚段，因此，构成GRP的多肽可被视为甘氨酸的无规共聚物。氨基酸-N-羧酸酐（NCA）的开环聚合是人工合成多肽的重要方法，然而甘氨酸-NCA（Gly-NCA）位阻小，反应活性较高，与其它氨基酸-NCA反应活性差异大，在共聚时会优先聚合生成溶解性差的PGly沉淀出来。因此，甘氨酸无规共聚物难以通过Gly-NCA共聚的方式合成。

针对以上问题，浙江大学凌君教授团队设计合成了一种甘氨酸-N-硫代羧酸酐（Gly-NTA）单体，成功实现了该单体与其它NCA或NNCA的共聚，合成了一系列分子量分布窄、分子量可控的富甘氨酸无规共聚物（图1）；核磁共振氢谱（图2B）、核磁共振碳谱（图2G）、DOSY核磁谱图（图2C）、SEC（图2D）、MALDI-TOF MS（图2E&2F）等测试结果表征了产物的无规结构。得到的共聚物具有较好的溶解性，可在DMAc、DMF、HFIP等有机溶剂中溶解，具有良好的加工性能。共聚动力学结果表明Gly-NTA与肌氨酸-NCA（Sar-NCA）和苄氧羰基-_L-赖氨酸-NCA（zLL-NCA）具有相似的反应活性。该工作以“Glycine N-Thiocarboxyanhydride: A Key to Glycine-Rich Protein Mimics”为题发表于ACS Macro Letters 2023, 12, 1466-1471，DOI: 10.1021/acsmacrolett.3c00491。该研究得到了国家自然科学基金和嘉兴学院科技启动项目的资助。

 图1 富甘氨酸多肽的制备

 图2 甘氨酸-肌氨酸共聚物的表征

以甘氨酸残基间的氢键为物理交联点，甘氨酸共聚物表现出了温敏性和pH响应性，含10%甘氨酸的聚(甘氨酸-肌氨酸)（PGS）在室温下聚集成胶束，而在加热后解组装（图3A&3B）。含31%甘氨酸的PGS可以形成水凝胶，在加热时会发生可逆的凝胶-溶液转变。聚(甘氨酸-赖氨酸)（PGK）则表现出pH响应性，在酸性条件下为无规线团结构，中性条件下转变为β-折叠（图3D和3E）。

图3 富甘氨酸共聚物的性质研究

综上，作者以Gly-NTA为单体，采取Gly-NTA和其他氨基酸-NCA共聚的策略，成功开发了一种合成富甘氨酸的氨基酸无规共聚物的合成方法，并初步研究了这些共聚物的性质。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acsmacrolett.3c00491

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