分享一篇發表在Nature Chemistry上的文章，題目為“Immobilized acyl-transfer molecular reactors enable the solid-phase synthesis of sterically hindered peptides”，通訊作者是來自南京大學的姚祝軍教授和劉發博士，研究方向為天然產物全合成。

多肽類藥物出于其優良的靶點特異性和良好的生物安全性而備受青睞，但通常面臨穩定性差和細胞通透性較差的問題。摻入特定的帶有空間位阻的氨基酸已被證明能夠用于增強肽的體內穩定性并改善膜通透性。但由于目前固相合成SPPS需要完成從液相活性酯到固相上氨基的兩相酰基轉移反應，通常需要在合成過程中使用大過量的氨基酸活性酯，同時在面對合成空間位阻較大的多肽時表現出反應速率慢和轉化產率低的問題。為了解決這些問題，本文作者借鑒了生物體系中核糖體組裝多肽的原理，作為一種不斷循環迭代的分子機器，將氨酰基tRNA和肽段tRNA在空間上相互鄰近從而促進酰胺鍵的組裝。由此開發了一種模擬核糖體裝配多肽的分子反應器（RMMR），以實現固定化樹脂上迭代運行的鄰近單相酰基轉移反應，大幅度提高了空間位阻多肽的合成效率。

在該分子反應器中，包括兩個關鍵組分，一段是“肽錨定點”，用于模擬核糖體上的長肽段tRNA，另外一部分是羧基活化位點，用于活化氨基酸變為活性酯以模擬待組裝的氨酰基tRNA。具體合成過程為：首先在DIC等縮合劑的幫助下實現固相上氨基酸活性酯的合成。隨后樹脂上原本暴露的氨基將會和活化中間體發生縮合反應實現酰基轉移，這種酰基轉移反應理論上能夠在樹脂分子內以及分子間發生。隨后通過哌啶處理對未反應的活性酯進行淬滅，同時脫去Fmoc基團從而準備下一輪的迭代反應。這樣，原本功能化的樹脂在此轉變成在氨基酸偶聯過程中促進酰胺鍵形成的迭代反應平臺。這種反應策略能夠顯著提高反應物的有效摩爾濃度，并且避免了酰基從溶液相到樹脂相的不良擴散過程。

實驗部分，作者首先在市售的樹脂上進行了改性，通過多種偶聯反應在其上添加了用于產生活性酯的親核基團如HOBt等，得到帶有四個活化位點的RMMR樹脂，這種改性后的樹脂表現出和商業化樹脂近似的溶脹能力和穩定性，并通過HPLC等手段證明了在合成常規多肽上表現出和普通商業化樹脂相近的性能。

隨后利用這種改性的RMMR樹脂測試了包括含有N-甲基化氨基酸、α,α-二取代氨基酸以及具有剛性的N-甲基化環肽等在內的不同類型多肽的合成，最終發現在合成產率和純度上都遠遠優于市售的Rink樹脂。這種樹脂同樣能夠適配市面上不同的多肽合成儀，從而方便實現自動化和規模化的生產。

總的來說，本文開發了一種模擬核糖體工作原理的分子反應器RMMR，用于合成那些具有較大空間位阻的多肽，表現出比常規SPPS更加優越的性能，擴展了多肽固相合成這一強有力技術的應用場景。

本文作者：SHL

責任編輯：WYQ

DOI：10.1038/s41557-025-01896-8

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01896-8