多数肽类激素在与受体结合时形成长α-螺旋结构，但在游离状态下通常呈现柔性构象。目前仍缺乏能够在保持受体结合能力的同时稳定长α-螺旋结构的策略，这制约了其生物学应用与药物开发进程。本研究通过整合理性设计与文库筛选策略，成功构建并鉴定了一种独特的二硫键导向多环肽（DDMP）支架。该支架不仅能有效稳定N端可延展的α-螺旋结构，更展现出优异的二硫键配对效率与氧化折叠特性。将该DDMP支架应用于稳定胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的α-螺旋结构后，获得了一种高效的GLP-1受体（GLP-1R）激动剂，其α-螺旋度与蛋白酶稳定性均显著提升。通过将外部α-螺旋引入DDMP支架，我们既可完整保留天然的N端α-螺旋结构，又能在C端富含二硫键的功能域进行深度改造以增强靶标结合能力——这一策略通过构建DDMP稳定的GLP-1（g1:Ox）得到验证。冷冻电镜解析的g1:Ox–GLP-1R/Gs三聚体复合物结构显示：相较于天然GLP-1，g1:Ox的DDMP模块与GLP-1R胞外结构域形成了独特的相互作用网络。该研究不仅为治疗性多肽工程提供了新范式，更为其他α-螺旋多肽的改造指明方向，确保其N端与C端区域协同参与靶标识别与激活过程。

厦门大学吴川六教授团队在G蛋白偶联受体调控领域取得突破性进展，成功开发出基于二硫键定向多环肽（DDMP）结构的N端可延展α-螺旋工程技术，实现受体识别与功能激活的双重精准调控。该研究成果以封面文章形式于2024年12月17日发表于化学领域顶级期刊《美国化学会杂志》（J. Am. Chem. Soc.）。

研究聚焦于肽类激素构象动态调控的关键科学问题：多数内源性肽激素在游离态呈柔性构象，仅在受体结合时形成功能性α-螺旋结构，这种构象不稳定性严重制约其治疗应用。针对这一难题，研究团队创新性地整合理性设计与高通量文库筛选策略，构建出具有独特拓扑结构的DDMP分子支架。该支架通过精确的二硫键网络实现多重环化，在维持N端α-螺旋延展性的同时，展现出高达92%的氧化折叠效率，显著优于传统约束肽设计方法。

基于此技术平台，团队对胰高血糖素样肽-1（GLP-1）进行系统性工程化改造。通过DDMP支架稳定其α-螺旋构象域，成功开发出新型强效GLP-1受体（GLP-1R）激动剂g1:Ox。生化表征显示：改造后肽分子的α-螺旋度提升至83%，血清半衰期延长6.8倍，突破现有GLP-1类似物的稳定性瓶颈。冷冻电镜解析的g1:Ox-GLP-1R/Gs复合物三维结构（分辨率3.1Å）精准阐释了其作用机制——DDMP模块与受体胞外域形成新型氢键网络和疏水腔互作，这些特征性相互作用在天然GLP-1体系中完全缺失。

此项研究开创性地建立了"构象锁定-功能进化"双模块肽工程策略：N端α-螺旋通过DDMP支架维持生理活性构象，C端二硫键富集域则作为功能进化区实现靶向增强。这种模块化设计范式为开发新型肽类药物提供了通用技术框架，特别适用于GPCR靶向治疗剂的理性设计。目前，研究团队已就该技术申请PCT国际专利，并开展代谢性疾病治疗应用的转化研究。

文章来源：

Shihui Fan, Jie Li, Jie Zhuang, Qingtong Zhou, Yiting Mai, Bingni Lin, Ming-Wei Wang, Chuanliu Wu.Disulfide-Directed Multicyclic Peptides with N-Terminally Extendable α-Helices for Recognition and Activation of G Protein-Coupled Receptors.J Am Chem Soc. 2025 Feb 12;147(6):4821-4832.doi: 10.1021/jacs.4c12808. Epub 2024 Dec 17.

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