二级构象确定的稳定多肽侧链修饰方法及其生物学应用

The regulation of protein - protein interaction (PPI) is crucial for drug development. Chemically stabilized peptides with fixed secondary structures are important PPI regulatory ligands. In the early stage, our group developed a unique chirality-induced peptide helicity strategy, in which a carbon chiral center precisely placed in a single-bonded tether showed dominating effects on helicity of the peptide backbone and significantly increased the biophysical activity of the peptides. In this project, we plan to use a single-turn-helix model to investigate how dual in-tether chiral centers (D-CIH) influence the secondary structures of the backbone peptides in order to provide theoretical guidance for diversity-oriented peptide modification. After that, we will select a series of different substituents to develop an efficient method of peptide S-alkylation modification and will systematically study the effects of different substituents in-tether sulfur chiral center on the biophysical properties of the peptides. In addition, we will also explore the tertiary modification on the sulfonium center to further expand the chemical space and functional interval for on-tether modifications of constraint peptides. We plan to study the important p53 / Mdm2 protein interaction as the proof-of-concept model to construct an effective stabilized peptide inhibitor against Mdm2. We will use it as a showcase and with the physiological function study, it will lay foundations of applying this strategy for more effective PPI ligands.

调控蛋白-蛋白相互作用（PPI）是药物研发的重要方向，而通过化学手段将多肽稳定在某一固定构象的稳定多肽是构建PPI调控化合物的重要方法之一。前期，本课题组发展了独特的手性侧链稳定多肽螺旋体系，通过在多肽侧链精确添加单个碳手性中心可以诱导多肽形成螺旋，并显著增加多肽生物活性。在本项目中,我们计划首先使用简单的单螺旋多肽进行双手性诱导的模型研究，探讨双手性与多肽螺旋之间的关系，为多样性合成提供理论指导。之后，我们将选取一系列不同的取代基，研究高效的多肽硫盐修饰的方法。我们将系统的研究硫手性中心上不同的取代基对多肽生物物理性能的影响。我们还将摸索硫盐手性中心的三次修饰方法，进一步拓展稳定多肽的化学空间和功能区间，计划以重要的p53/Mdm2蛋白相互作用为靶标模型开展研究，构建有效的针对Mdm2的稳定多肽抑制剂并研究其生理学功能,目的旨在为寻找更加有效的调控蛋白蛋白相互作用的多肽药物奠定基础。

调控蛋白-蛋白相互作用（PPIs）是疾病治疗靶点的重要方向，而通过化学手段将多肽稳定在某一固定构象的稳定多肽是重要的调节PPI的代表性化合物。本项目系统的设计和开发了“手性诱导螺旋”（CIH）稳定多肽二级结构的概念。通过在第i和第i+4个氨基酸形成的多肽的侧环上引入一个精准的手性中心，该手性中心的绝对构型为R型时可以决定性的调控多肽的二级结构。通过对CIH多肽两条具有完全一致氨基酸序列而二级构象又显著不同的多肽非对映异构体的研究，发现增加多肽的螺旋度可以显著增强多肽的稳定性。进一步的研究表明了对于氨基酸序列一致的订书机多肽，提高多肽螺旋度可以显著增加多肽的穿膜能力和与靶点蛋白结合能力。在单手性诱导螺旋的基础上，在侧链靠近N端的位置引入一个手性中心， 手性中心与C端γ手性协同调控多肽的二级结构。基于双手性体系进一步发展了锍盐可逆的侧链修饰体系。.P53是重要的癌症治疗靶点。在表达野生型的p53的癌症当中，MDM2/X的过表达使p53的功能丧失。因此，选择性的抑制p53/MDM2/X的相互作用是激活p53功能的主要方式。肿瘤干细胞理论认为肿瘤干细胞是肿瘤转移和复发的主要元凶。肿瘤干细胞比普通癌细胞具有更强的自我防御以及抗药能力。针对p53/MDM2相互作用设计了首个肿瘤干细胞的多肽抑制剂，该多肽抑制剂表现出了对肿瘤干细胞良好的体外以及体内活性。.此外，为了解决领域内氢键替代策略的问题，本论文发展了新型的基于交联天冬氨酸的末端诱导模板。与之前的诱导模板相比，该模板合 成便捷，且保留了氮端氨基供进一步修饰。该模板可以为短肽调节剂开发提供可替代的解决方案。我们选择了一些已经证明了重要性的重要蛋白-蛋白相互作用，包括ER-α和HDACs等作为模型，验证了所发展方法在生物应用上的可行性。