在蛋白质与受体相互作用的研究领域，长α-螺旋肽由于其高特异性和多功能性，一直是开发治疗性药物的重要工具1,2。然而，肽分子在游离状态下的结构不稳定，容易丧失原有的功能性结构，限制了其应用。而现有的稳定策略，如化学“订书钉”或非天然氨基酸引入，虽然能够提供一定程度的稳定性，但往往会破坏肽的原始结构或导致低效的稳定性。因此，如何在不显著改变天然肽序列的前提下，稳定长α螺旋结构，成为当前药物研发中的一个重大挑战。2024年12月17日，由厦门大学吴川六教授和三亚深海化合物资源中心主任、复旦大学王明伟讲座教授领衔的合作团队在Journal of the American Chemical Society（JACS）上在线发表了题为“Disulfide-directed multicyclic peptides with N‐terminally extendable α‐helices for recognition and activation of G protein-coupled receptors”的研究论文（图1）。![]()
该研究团队通过“切割-嫁接”技术对天然硫醇环肽进行改造，成功开发了一个新型硫醇环肽支架（Disulfide-directed multicyclic peptide, DDMP），能够高效地容纳外源性α-螺旋结构，并通过二硫键的引入增强其稳定性。利用这一创新技术，相关科研人员研究不仅成功稳定了α-螺旋肽的结构，还优化了其功能特性。以胰高血糖素样肽-1（Glucagon-like peptide-1，GLP-1）为模式，他们将其长α螺旋结构嫁接到硫醇环肽支架上，并对嫁接区域进行了系统优化。最终获得的g1:Ox肽既保留了GLP-1的N末端活性螺旋，并通过设计C末端来增强其与GLP-1受体（GLP-1R）的亲和力。实验结果显示，g1:Ox与GLP-1R的亲和力显著提高，且在功能性测试中表现出与天然GLP-1等效的激动活性。研究人员通过解析g1:Ox–GLP-1R–Gs复合物的冷冻电镜结构，发现g1:Ox的N末端螺旋能够以与GLP-1几乎一致的方式与受体的跨膜域作用从而具有受体激动活性，而改造后的C末端则通过增加与受体胞外域的接触面积，进一步增强了其结合稳定性（图2）。新引入的二硫键不仅提高了肽的热稳定性，显著地改善了其化学稳定性，特别是大幅提升了其生物适用性。在模拟肠液代谢半衰期测试中，g1:Ox的稳定性大大超过了天然GLP-1，表明其在体内的药效持续时间可能显著延长。通过这些优化，不仅在技术上突破了现有的瓶颈，也为未来长效GLP-1药物开发提供了新的思路。![]()
图2. g1:Ox的设计和g1:Ox–GLP-1R–Gs复合物的三维结构这项工作创新性地将长α-螺旋嵌入硫醇环肽支架，提出了一种全新的多肽稳定策略，兼具高效性和广泛适配性，突破了传统稳定方法的局限。基于该技术开发的肽类药物，有望展现广泛的应用前景，尤以代谢疾病的治疗、免疫调节及抗体替代物开发等领域为甚。这一技术的成功应用不仅为长效GLP-1类药物的研发提供了理论支持，也为其他需要稳定α螺旋结构的治疗性肽分子的创制另辟蹊径。厦门大学博士研究生范诗卉、复旦大学博士研究生李洁、厦门大学博士研究生庄洁和复旦大学青年研究员周庆同为该论文的共同第一作者，厦门大学吴川六教授和复旦大学王明伟讲座教授为共同通讯作者。该项研究工作获得国家自然科学基金委员会、科技部、教育部和海南省科技厅等机构的经费支持。全文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12808参考文献
1. Azzarito, V., Long, K., Murphy, N.S. & Wilson, A.J. Inhibition of alpha-helix-mediated protein-protein interactions using designed molecules. Nat Chem 5, 161-73 (2013).
2. Sawyer, N., Watkins, A.M. & Arora, P.S. Protein Domain Mimics as Modulators of Protein-Protein Interactions. Acc Chem Res 50, 1313-1322 (2017).![]()
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