Peptide foldamers, which are known for having rigid secondary structure, create self-assembled structures with unique three-dimensional morphologies in aqueous surfactant solution. These structures are named foldecture, im-plying that the molecular architecture consists of foldamer. Unlike the common peptide self-assembled structures, foldecture has a high crystallinity, and thus the identifying molecular packing structure is essential to comprehend and analyze the distinctive properties such as shape evolution, anisotropic surface characteristics and magnetic field susceptibility. In this vein, it is indispensable to study the establishment of structural analysis methodology which is applicable to various types of foldectures.
In this dissertation, the structure determination methodology of molecular packing structure and various appli-cation results for foldectures via powder X-ray diffraction experiment are discussed. It is possible to solve the structure solely from one-dimensional diffraction data, as restraints including intramolecular hydrogen bond were set up for mimicking rigid secondary structure of the foldamers constituting the foldecture. On the other hand, the crystallographic preferred orientation prediction based on the morphology of the foldecture could reveal the rela-tionship between the symmetry of foldecture appearance and the symmetry operations in the unit lattice. In addition, this information allows the designation of the crystallographic plane exposed on the foldecture surface and deter-mination of the type and direction of intermolecular interactions between peptide foldamers through anisotropic microstrain analysis. It is expected that these results can be the preliminary research for understanding self-assem-bly mechanism and establishing new foldecture design principle.
단단한 2차 구조를 가진 펩타이드 폴대머들은 계면활성제가 포함된 수용액 상에서 폴덱쳐로 명명된 독특한 삼차원의 형태를 가지는 자기 조립체를 형성한다. 이들은 기존 펩타이드 자기 조립체와 달리 높은 결정성을 가지고 있으므로, 형성된 폴덱쳐들의 분자정렬구조를 밝혀내는 것은 고유의 특성들을 이해하고 분석하는 것에 필수적이다. 이러한 맥락에서 여러 폴덱쳐들에게 적용 가능한 구조분석 방법론 확립에 대한 필요성이 대두되었다.
본 학위논문에서는 분말 엑스선회절실험을 활용하여 다양한 폴덱쳐의 분자정렬구조를 밝히는 방법론과 다양한 적용 사례에 관해 설명하고자 한다. 폴덱쳐를 구성하고 있는 폴대머들의 단단한 2차 구조를 모방할 수 있는 분자 내 수소결합을 포함한 제한 변수들의 설정을 통해 폴덱쳐 다수의 분자정렬구조를 밝혔다. 한편 폴덱쳐의 모양에 기반을 둔 결정학적 우선 방위 예측을 통하여 폴덱쳐 표면에 노출되는 결정학적 평면에 대한 정보 및 단위 격자 내의 대칭 조작과 폴덱쳐 외형의 대칭성 간의 연관성을 밝힐 수 있었다. 비등방성 미세변형분석으로는 펩타이드 폴대머 간의 분자 간 상호작용의 종류와 방향을 결정할 수 있었다. 이 결과들은 폴덱쳐 형성 메커니즘에 대한 이해도를 높이고, 새로운 폴덱쳐 디자인 원리를 수립하기 위한 기초연구로써 활용될 수 있을 것이라 기대된다.