中國科學院外籍院士、華東理工大學國際知名大師客座教授伯納德·L·費林加，與該校教授張琦、曲大輝團隊，從頭合成了可以高效聚合的環狀二硫單體，并通過在側鏈上引入氨基酸基元作為手性導向基和氫鍵基元，首次合成了在溶液中能夠像生物大分子一樣發生可逆構象折疊的螺旋聚二硫。相關研究近日發表于《自然-化學》，并入選當期封面。
共價鍵與非共價鍵的協同相互作用廣泛存在于生物高分子中，是生命系統展現復雜性和動態性的關鍵結構因素。通過人工合成手段，研究單一非生命化學體系中，共價鍵與非共價鍵的協同本質與相互作用規律，對于理解生物高分子復雜性和動態行為具有重要意義。
研究團隊在前期二硫動態化學基礎與應用研究的系列工作基礎上，對單體結構做分子工程再設計，合成了由氨基酸與二硫鍵構建的動態聚合物。
研究團隊利用多種實驗方法和表征技術，闡明了該螺旋聚二硫的溶液相結構。該聚合物通過側鏈酰胺基團形成類似β-折疊的分子內氫鍵，進而促進聚二硫主鏈像α-螺旋一樣發生精準折疊。此外，側鏈氨基酸的手性中心通過誘導β-折疊氫鍵陣列發生不對稱扭曲，進一步將手性信息傳遞至聚二硫主鏈。
這一具有雙重動態性的螺旋聚二硫的合成為研究動態共價-非共價協同相互作用提供了理想的模型體系。研究團隊進一步發現，其規律符合非線性范特霍夫方程，這在非天然體系中并不常見。同時，研究團隊定量描述了動態共價-非共價相互作用的協同性，為雙動態化學系統的可預測熱力學模型奠定了理論基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01947-0