近日，厦门大学药学院严小胜副教授团队联合化学化工学院江云宝教授团队，在手性调控仿生跨膜转运研究领域取得重要进展，研究构建了一类基于肽基酰腙骨架的仿生纳米孔体系，首次明确了跨膜转运活性与对映体过量值（ee值）之间的直接关联，并揭示了ee值通过调控膜内超分子手性自组装来影响跨膜转运功能的机制。相关成果以 “Artificial Transmembrane Transport Nanopores Exhibiting V-Shaped Activity-ee Dependence” 为题，发表于《CCS Chemistry》。
天然跨膜通道蛋白广泛参与离子转运、信号转导及能量转换等生命过程，其结构普遍呈现同手性特征。但手性调控跨膜通道的组装与功能的分子机制，以及生命系统倾向同手性结构的内在原因，目前尚未得到充分阐释。天然通道结构复杂、构象动态多变，直接探究其手性效应面临诸多挑战。因此，构建结构明晰且可调控的仿生跨膜通道体系，是探索手性与跨膜功能内在联系的关键途径。围绕上述科学问题，团队以天然氨基酸为手性单元，引入酰腙键与双侧疏水脂肪链，设计并合成了一系列双烷基链修饰的肽基酰腙衍生物。该类拟肽分子能够通过氢键及疏水相互作用在脂质膜中发生有序自组装，形成仿生纳米孔，从而实现高效的跨膜转运。经系统筛选发现，拟肽分子L5及其对映体D5均表现出优异的跨膜转运活性，且L5的活性始终高于D5，该活性差异源于L-构型分子更高的膜嵌入效率。
此外，团队首次系统探究了ee值对跨膜转运行为的影响。研究表明，当L5与D5按不同比例混合时，体系的转运活性并非呈线性变化，而是呈现显著的V-型依赖关系：单一构型体系（ee = ±100%）表现出高活性，而外消旋体系（ee = 0）仅保留约10%的活性。该现象在离子转运荧光实验、大分子泄漏实验与单通道电流测试中均得到验证。基于这一发现，通过向转运体系中交替加入等当量的L5和D5，实现了通道活性的开-关切换，据此提出了一种全新的手性门控机制。结合吸收光谱、圆二色光谱以及单晶结构解析，团队系统研究了膜内组装规律。结果显示：同手性分子倾向于形成规整有序的纳米孔结构；而异手性分子则发生共组装，形成更加致密的堆积模式。后者伴随明显的π‑π堆积相互作用和激子耦合效应，导致纳米孔关闭，从而阻碍离子或分子通过。
该研究系统建立了仿生跨膜纳米孔中“分子手性-超分子自组装-跨膜转运”之间的直接关联，阐明了转运活性与ee值呈V-型变化的非线性调控机制，为阐释天然生物系统中的同手性优势提供了新视角。同时，该研究提出了通过调节对映体组成调控跨膜转运的新策略，为开发可编程、可门控智能仿生跨膜体系提供了新的设计思路。
药学院严小胜、化学化工学院江云宝为本文的共同通讯作者，药学院2023级硕士生王雅心、2025级博士生杨子弘、段敬重为该论文共同第一作者。研究工作同时得到厦门大学任长亮教授、吴欣教授、曾志平副教授以及福州大学曾华强教授、沈杰教授的大力支持。该研究获得国家自然科学基金、福建省自然科学基金、江西省自然科学基金、翔安创新实验室科技项目、厦门科技局项目、厦门大学校长基金和南强青年拔尖人才计划等多个项目的资助。
论文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.026.202607795
