在自然界中，近三分之一的蛋白质需要金属离子来实现生物功能，这些金属蛋白可被视为精细的金属配合物或螯合物。金属离子在促进多肽折叠和诱导构象转变方面起着至关重要的作用，从而影响许多蛋白质的生物活性。然而，我们对于金属位点如何影响生物大分子的多层次结构仍然知之甚少。

近日，四川大学丁明明教授团队开发了一种通过金属离子介导聚氨基酸二级结构有序转变的新策略。通过合理设计将螯合分子去铁胺(DFO)接枝在聚氨基酸侧链，并通过调节配体数量以及螯合不同含量的金属离子，实现了聚氨基酸自组装体二级构象的有序-有序和可控转变。

作者通过调节DFO的接枝数，调节了侧链DFO的氢键密度，并通过DFO的氢键相互作用对聚氨基酸主链骨架进行几何约束，从而促使聚氨基酸的二级构象发生由α-螺旋向β-折叠的转变以及囊泡粒径的显著增加。

在进一步的研究中，作者通过DFO与Fe³⁺等金属离子的配位过程，消除了聚氨基酸侧链上DFO分子的分子间相互作用，从而解除了对聚氨基酸主链的几何约束，最终实现了依赖于铁浓度的从β-折叠向α-螺旋的构象转变。

该构象可控的聚合物在螯合Fe³⁺后可以自组装成粒径超小、Fe负载量高、稳定性高、T₁弛豫度高的纳米囊泡，可作为高效安全的纳米造影剂用于脑部高清长效磁共振成像（MRI）。

该工作提出一种利用金属配位化学调控高分子二级构象的策略，首次通过调节配体密度以及螯合金属离子实现了聚氨基酸二级构象的有序和可控转变，对于理解生物大分子与金属相互作用具有重要的科学意义。同时该工作提供了一种可以在脑内高效成像的磁共振成像造影剂，具有较高的临床应用价值。