第4章　人工二级结构：单分子组装体及其功能

4.1　引言

天然肽和蛋白质的结构与关系在很大程度上取决于其二级结构。蛋白质二级结构主要包括α-螺旋、β-折叠和β-转角等。这些二级结构组合在一起，形成更高级的三级结构和四级结构，赋予蛋白质识别、电子转移、信号传导和催化等功能。化学家基于合成分子发展人工的二级结构，以研究控制生物高级结构的非共价键作用规律，建立序列-结构规律，以用于指导生物活性分子和药物分子设计。一些人工二级结构可以作为序列和形状明确的分子骨架，固定功能基团的空间排列，从而产生功能性的分子体系，并可以用于构筑复杂的组装结构和开展分子识别研究等。

人工二级结构的构筑可以看作是一个单分子自组装过程。所有的非共价键相互作用都可以用于构筑人工二级结构^［1-5］。部分由于氢键在形成蛋白二级结构时的重要性，以及酰胺及其类似物的结构多样性和可修饰性，以氢键为驱动力构筑人工二级结构一直是生物结构模拟最重要的研究内容^{［2，3，6-13］}。脂肪类和芳香类的氨基酸、氨氧酸和脲等衍生物是重要的构筑基元^［2，3］。基于非芳香类酰胺和脲骨架构筑的二级结构在化学生物学和药物设计研究领域得到广泛的应用^{［14，15］}，而芳香类酰胺骨架在阻断蛋白-蛋白相互作用^{［16，17］}、抗微生物活性分子设计^［18］、有序组装结构的构筑^［3，19］和刚性大环体系的合成^{［20，21］}等方面应用广泛。本章将介绍代表性的结构，并简要介绍典型结构的功能、活性或应用。