Ny undersøgelse bekræfter bølget arkproteinstruktur forudsagt i 1953

En usædvanlig proteinstruktur kendt som et "rippled beta sheet", først forudsagt i 1953, er nu blevet skabt i laboratoriet og karakteriseret i detaljer ved hjælp af røntgenkrystallografi.

De nye resultater, offentliggjort i juli i Chemical Science , kan muliggøre det rationelle design af unikke materialer baseret på den bølgede arkarkitektur.

"Vores undersøgelse etablerer den bølgede beta-arklagskonfiguration som et motiv med generelle træk og åbner vejen til strukturbaseret design af unikke molekylære arkitekturer med potentiale for materialeudvikling og biomedicinske anvendelser," siger Jevgenij Raskatov, lektor i kemi og biokemi. ved UC Santa Cruz og tilsvarende forfatter til papiret.

Proteiner kommer i et enormt udvalg af former og størrelser for at udføre deres utallige strukturelle og funktionelle roller i levende celler. Visse almindelige strukturelle motiver, såsom alfa-helixen, findes i mange proteinstrukturer.

Det krusede ark er en variation af det plisserede betaark, et velkendt strukturelt motiv, der findes i tusindvis af proteiner. Linus Pauling og Robert Corey beskrev det krusede betaark i 1953, to år efter at de introducerede konceptet med det plisserede betaark. Mens det plisserede beta-ark er velkendt og ofte blot kaldes beta-arket, forblev det bølgede ark en overvejende teoretisk struktur i årtier.

I en tidligere undersøgelse offentliggjort i Chemical Science i 2021 rapporterede Raskatovs team at have opnået en kruset beta-arkstruktur ved at blande et lille peptid med lige store mængder af dets spejlbillede. Forskerne brugte spejlbilleder af triphenylalanin, et kort peptid bestående af tre phenylalaninaminosyrer. Spejlbillede-peptiderne forenede sig i par for at danne "dimerer" med den forudsagte struktur, men de dannede ikke den udvidede, periodiske bølgede beta-sheet-lagstopografi, som Pauling og Corey havde antaget.

"Dimererne pakket sammen til strukturer af sildebenslag, hvilket rejste tvivl om, hvorvidt den periodiske bølgede beta-ark-lagkonfiguration var levedygtig," sagde Raskatov.

I den nye undersøgelse erstattede forskerne en af ​​triphenylalaninerne med andre aminosyrer for at skabe lidt anderledes tripeptider og deres spejlbilleder. Ved at bruge disse nye tripeptider var de i stand til at skabe tre forskellige aggregerende peptidsystemer, der dannede udvidede antiparallelle krusede beta-arklag, hvor spejlbillede peptidstrenge var arrangeret på skiftende måde. Resultaterne af røntgenkrystallografi viste, at krystalstrukturerne er i fremragende overordnet overensstemmelse med forudsigelserne lavet af Pauling og Corey. + Udforsk yderligere

Spejlbillede-peptider danner 'rippled sheet'-struktur forudsagt i 1953