4.2　脂肪氨基酸序列

天然的α-氨基酸組成的肽鏈（α-肽）可形成α-螺旋，每3.6個氨基酸殘基上升一圈，在氫鍵封閉的環內共包含十三個原子，故被描述為3.6₁₃α-螺旋。另外，α-肽還可以形成3₁₀螺旋，即每個氫鍵相隔三個氨基酸殘基，在氫鍵封閉環內共有十個原子（圖4-1）。而更短的六元環和七元環氫鍵則不易形成。對非天然的β-氨基酸構筑的β-肽的模擬研究表明，這類結構傾向于形成封閉環內有十二個原子和十四個原子的氫鍵（圖4-2），而不形成原子數更少或更多的氫鍵^［6，22］。并入環己烷和環戊烷的氨基酸形成的β-肽1和2分別形成穩定的十四原子和十二原子的氫鍵，它們分別誘導酰胺骨架形成螺旋二級結構^［23］。前者主要通過¹H NMR實驗驗證，后者在晶體中形成了螺旋結構。

其它一些手性β-氨基酸的合成方法文獻也已經報道。對并入這些非天然氨基酸的β-肽的溶液相［主要通過¹H NMR和圓二色譜（CD）］和晶體結構的研究表明，這些分子都可以形成穩定的螺旋二級結構^［24］。化合物3和4是早期報道的兩個例子^{［25，26］}。很多β-肽也可以形成折疊（pleated sheet）和轉角結構^{［27，28］}。當在α-位引入羥基時（5），還可以形成獨特的八元環的分子內氫鍵，整個分子骨架形成交替折疊構象^［28］。羥基與鄰位羰基的特殊構象決定了整個分子骨架的構象。羥基與羰基傾向于順式共平面。

有關γ-肽的二級結構研究也有很多報道，它們可以形成螺旋結構，以十四原子氫鍵模式最為常見（6）^［28-30］。一些γ-位有取代基氨基酸形成的γ-肽（如7和8）也可以形成九原子氫鍵^［30］。但隨著C原子數量的增加，構象多樣性也增加，取代基對螺旋結構形成的影響也更加難以預測^［31］。

利用α-氨基酸和β-氨基酸雜交構筑氨基酸序列是人工二級結構設計的另一個重要思路^［6］。由于α-氨基酸和β-氨基酸結構繁多，相應的雜交序列具有豐富的多樣性。對α-氨基酸和β-氨基酸殘基交替排列形成的α/β-肽的研究表明，這類雜交肽可以形成多種不同的分子內氫鍵（圖4-3），誘導產生不同的螺旋二級結構。α-位和β-位取代基及取代基上的官能團決定了形成哪一類螺旋結構。

α-氨基酸和γ-氨基酸及更長的氨基酸殘基形成的雜交肽也可以形成螺旋二級結構（9）^{［30，32］}。已知的α-肽片段的構象傾向性可用于研究這類雜交肽的二級結構，因為這些片段的氫鍵模式在雜交序列中可以得到保持。γ-氨基酸殘基還可以作為誘導基團誘導α/γ-肽骨架產生回轉結構，序列10即是一個典型的例子。α/γ-肽還可以形成類β-折疊結構。例如，在α/γ-肽11中，脯氨酸殘基促進折疊結構的形成，γ-氨基酸殘基是其擴展片段的一部分^［30］。

對β-肽骨架的理論模擬研究揭示^［33］，10/12-螺旋結構最穩定，對于四肽和六肽，14-螺旋、12-螺旋和10-螺旋結構的穩定性相當。