中国科学院外籍院士、华东理工大学国际知名大师客座教授伯纳德·L·费林加，与该校教授张琦、曲大辉团队，从头合成了可以高效聚合的环状二硫单体，并通过在侧链上引入氨基酸基元作为手性导向基和氢键基元，首次合成了在溶液中能够像生物大分子一样发生可逆构象折叠的螺旋聚二硫。相关研究近日发表于《自然-化学》，并入选当期封面。

封面图片。图片由研究团队提供

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共价键与非共价键的协同相互作用广泛存在于生物高分子中，是生命系统展现复杂性和动态性的关键结构因素。通过人工合成手段，研究单一非生命化学体系中，共价键与非共价键的协同本质与相互作用规律，对于理解生物高分子复杂性和动态行为具有重要意义。

研究团队在前期二硫动态化学基础与应用研究的系列工作基础上，对单体结构做分子工程再设计，合成了由氨基酸与二硫键构建的动态聚合物。

研究团队利用多种实验方法和表征技术，阐明了该螺旋聚二硫的溶液相结构。该聚合物通过侧链酰胺基团形成类似β-折叠的分子内氢键，进而促进聚二硫主链像α-螺旋一样发生精准折叠。此外，侧链氨基酸的手性中心通过诱导β-折叠氢键阵列发生不对称扭曲，进一步将手性信息传递至聚二硫主链。

这一具有双重动态性的螺旋聚二硫的合成为研究动态共价-非共价协同相互作用提供了理想的模型体系。研究团队进一步发现，其规律符合非线性范特霍夫方程，这在非天然体系中并不常见。同时，研究团队定量描述了动态共价-非共价相互作用的协同性，为双动态化学系统的可预测热力学模型奠定了理论基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01947-0