Samuel H. Gellman

世界著名化学家

Samuel H. Gellman

本文作者：alberto-caeiro

Samuel H. Gellman，美国生物有机化学家，现为美国威斯康星大学麦迪逊分校教授（University of Wisconsin–Madison）。图片：实验室介绍。

经历

1981 B. Sc. Harvard University
1986 Ph. D. Columbia University, (Prof. Ronal Breslow)
1986-1987 Postdoctoral fellow, California Institute of Technology(Caltech)
Present Ralph F. Hirshmann Professor University of Wisconsin–Madison

获奖经历

1985 Pegram Award, Columbia University
1991 National Science Foundation Presidential Young Investigator Award
1993 Alfred P. Sloan Fellow
1997 Pharmacia & Upjohn Teaching Award, University of Wisconsin-Madison
1997 ACS Arthur C. Cope Scholar Award
2000 Vilas Associate Award. University of Wisconsin
2006 Vincent du Vigneaud Award
2007 Ralph F. Hirschmann Award in Peptide Chemistry
2008 Phi Beta Kappa Teaching Award, University of Wisconsin-Madison
2013 Makineni Lecture Award, American Peptide Society
2014 Ronald Breslow Award for Achievement in Biomimetic Chemistry

工作介绍

1. Foldamer Structure Development ^[1]

在生物有机体内，许多复杂的生命活动都是由蛋白质介导完成的，而蛋白质的折叠模式对其功能有重要的作用。Foldamer是指在溶液中倾向于形成构象有序化的低聚物。Gellman教授希望探索新类型的foldamers以及发现新的砌块用于合成他们。当他们使用α-, β-, γ-，氨基酸的混合物合成多肽时，多肽内一些氨基残基是周期性被约束的以限制构象自由，并诱导形成特定二级结构（Some residues are also cyclicly constrained to restrict conformational freedom and direct the formation of specific secondary structures.）。这些不同的foldamers可用于探索催化模型和蛋白质相互作用。

Crystal structures illustrating helical secondary structures adopted by ACPC-containing foldamers with different β residue content

2. Foldamer Catalysis

Foldamer可为反应性研究提供独特方式，如它可被用作高效催化剂来完成小分子催化剂较难实现的大环化反应，其具有的反应性也可能实现新的化学转化。在晶体学和溶液状态数据的指导下，可以合理地设计不同的Foldamer催化剂用于化学转化，甚至是不对称反应。

Gellman教授通过Foldamer催化剂，已经实现了大环化反应^[2]和逆-Aldol反应^[3]。

Foldamer catalysis for macrocyclizations and retro-aldol reaction

3. Inhibition of Pathogenic Protein-Protein Interactions

副粘病毒和肺炎支原体家族包括许多对全球人类健康产生负面影响的病原体（例如副流感（HPIV3），呼吸道合胞病毒（RSV），亨德拉（HeV）和尼帕（NiV）病毒）。三聚体融合糖蛋白（F）介导的病毒与细胞膜融合的过程，是病毒感染细胞的关键所在。因此，抑制该过程是目前新型抗病毒药物研制的主要方向。在融合之前，三聚体F最初以亚稳定构象存在于病毒外壳上。当与细胞膜接触后，三聚体F会经历一系列构象变化，首先使分子延伸，以允许将疏水融合肽（FP）插入靶细胞膜，然后将三聚体组装体重新折叠成能量稳定的融合后状态。这一过程驱动病毒和宿主细胞膜的融合。

Gellman教授与哥伦比亚大学医学中心的Moscona和Porotto实验室合作，开发了通过干扰三聚体F装配的结构转变来抑制感染的肽和肽模拟物^[4]。

Crystal structures of inhibitors bound to the HRN domains of HPIV3 and RSV F

4. Design of New Bioactive Polymers

许多宿主防御肽（HDP）的抗菌活性均依赖于两亲性，对于氨基酸序列和二级结构的要求不高。这使得人工合成的聚合物可作为HDP模拟物用于抗菌剂使用，尼龙3聚合物就是一种具有潜力的人工抗菌剂。

抗菌剂的特异性是科学家关注的一个点，Gellman教授希望寻找出能够特异性结合某些病原体的活性基团，以提高尼龙3聚合物的生物特异性^[5]。

Mimicry of Antimicrobial Host-Defense Peptides

参考文献

[1] For a review about foldamer, see: a. Gellman, S. H. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 173. DOI: 10.1021/ar960298r; b. Hill, D. J.; Bio, M. J.; Prince, R. B.; Hughes, T. S.; Moore, J. S. Chem. Rev. 2001, 101, 3893. DOI: 10.1021/cr990120t; c. Horne, W. S.; Gellman, S. H. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1399. DOI: 10.1021/ar800009n; d. Martinek, T. A.; Fulop, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 687. DOI: 10.1039/C1CS15097A.
[2] a. Gellman, S. H. Science 2019, 366, 1528. DOI: 10.1126/science.aax7344; b. Gellman, S.H. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12476. DOI: 10.1021/jacs.8b05869.
[3] Gellman S. H. Hilvert D. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 922. DOI: 10.1002/anie.200804996.
[4] a. Gellman S.H. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 13829. DOI: 10.1002/anie.201806909; b. Gellman, S.H. Porotto, M. Moscona, M. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12648. DOI: 10.1021/jacs.9b04615.
[5] a. Gellman S. H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15474. DOI: 10.1021/ja077288d; b. Gellman S. H. Keller, N. P. Hull, C. M. mSphere 2018, 3, e00223-18. DOI: 10.1128/mSphere.00223-18.