Ivan Huc教授(LMU药学系)研究自组织过程的各个方面，使大分子采用确定的折叠形状。自然界中发现的分子结构为他提供了模型，他试图在实验室里用既不是蛋白质、核酸也不是糖的非天然分子来重现模型的特性。更具体地说，他使用合成化学的工具来阐明自组织的基本原理——通过构建明确设计成预定形状的分子。从他的团队开发的单体开始，他开始生产他所谓的“折叠体”，通过一个接一个地组装单体来产生折叠的大分子。

低对称度的结构

“获得蛋白质复杂结构的正常方法是使用不同类型的单体，称为氨基酸，”Huc报告说。“按照正确的顺序连接不同氨基酸的正常方法是一个接一个地连接它们。”氨基酸序列包含折叠信息，这些信息允许不同的蛋白质序列以不同的方式折叠。

“但是我们发现了一些意想不到的惊人的东西，”Huc评论道。他和他在慕尼黑、格罗宁根、波尔多和柏林的同事们使用有机含硫单体，自发地得到形状复杂的环状大分子，正如它们的低对称程度所示，不需要特定的序列。大分子可以自我合成，不需要其他条件。“我们只把一种单体放入烧瓶中，然后等待，”Huc说。“这是典型的聚合反应，但由单个单体形成的聚合物通常不会形成复杂的形状，也不会停止以精确的链长生长。”

为了进一步控制反应，科学家们还使用了一个小的客体分子或金属离子。调节因子与生长中的大分子结合，并使单体在其周围排列。通过选择具有适当特性的调节器，新研究的作者能够产生具有预定数量的亚基的结构。环状大分子表现出低水平的对称性。有些由13、17或23个亚基组成。由于13、17和23是质数，相应的折叠形状表现出低程度的对称性。

生物和工业过程的模型

阐明这些机制的兴趣并不局限于基础研究领域。Huc和他的同事们希望他们的方法将导致设计塑料的制造。传统聚合物通常由不同长度的分子(即它们所含单体的数量)的混合物组成。这种非均质性影响了它们的物理性质。因此，合成精确长度和/或几何形状的聚合物链的能力有望导致具有新颖和有趣行为的材料。

此外，像那些现在已经合成的文件夹显示出与生物聚合物密切的结构相似性。因此，它们为研究蛋白质的特性提供了一个理想的模型系统。每种蛋白质都是由确定的线性(即无支链)氨基酸序列组成的，这构成了它的“一级结构”。但大多数氨基酸链折叠成局部亚结构，如螺旋卷曲的延伸，或可以形成薄片的平行链。这些单位代表了蛋白质的二级结构。术语“三级结构”适用于完全折叠的单链。这反过来又可以与其他链相互作用形成功能单元或四级结构。

Huc的最终目标是利用结构明确的合成前体来模拟复杂的生物机制。例如，他想了解酶在细胞中合成后如何折叠成正确的、具有生物活性的构象。分子的性质可以在实验室中被精确控制，这些分子提供了理想的模型，可以用来找出答案，甚至可能超越酶本身。