Fra ordnet til uordnet:Fremskridt i multiskala selvsamling af peptider

Forskning i biomolekylær selvsamling hjælper med at afsløre cellefunktion og sygdomspatogenese og giver også et effektivt middel til at konstruere grønne økologiske materialesystemer med unikke funktioner. For nylig blev et team ledet af prof. Yan Xuehai fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi inviteret til at opsummere deres fremskridt inden for peptid-selvsamling (PSA) og multi-skala procesmekanismer.

Studiet, offentliggjort i Accounts of Chemical Research , omfatter opdagelsen af ​​dråbelignende uordnede strukturer, afsløringen af ​​en ny mekanisme for væske-væskefaseseparation (LLPS)-medieret multi-trins desolvation af PSA, udviklingen af ​​nye faste glasmaterialer med lang rækkevidde lidelse, og foreslåede nøgleretninger for design og udvikling af næste generations peptidmaterialer.

Biomolekylær selvsamling i naturen genererer unikke biologiske funktioner såsom molekylær genkendelse og signaltransduktion gennem ordnede og uordnede supramolekylære strukturer. Sammenlignet med ordnede strukturer eksisterer uordnede strukturer normalt i form af termodynamiske metastabile tilstande, som er svære at observere på grund af deres kortvarige eksistens.

Med dybdegående forskning har forskere efterhånden opdaget nogle uordnede strukturer såsom kondenserede dråber eller glas. Men hvordan man præcist kontrollerer selvsamlingsprocessen, især for at sikre stabiliteten og integriteten af ​​uordnede strukturer, er fortsat en stor udfordring inden for PSA-området.

Forskere fra IPE har arbejdet med forskning i biomolekylær selvsamling, flerskala procesmekanismer og biomedicinske applikationer. Baseret på tidligere arbejder udviklede de nye metoder til at regulere PSA-processen for konstruktion af ordnede strukturer og deres funktionelle applikationer.

Med fokus på de forbigående forekommende dråbelignende forstyrrede strukturer afslørede de, at PSA-processen er en flertrins desolvationsproces medieret af LLPS, såvel som moduleringen af ​​de metastabile dråber for at opnå ordnede strukturer med forskellige morfologier og funktioner.

Derudover opdagede forskerne langtrækkende uordnede solide glasstrukturer og ydeevnefordelene ved nedbrydelighed og bearbejdelighed, som giver nye muligheder for udvikling af nye implanterbare enheder og lægemiddelleveringssystemer.

Peptid-selv-samlede uordnede strukturer mangler endnu at blive udforsket, såsom at bruge computersimulering til at forudsige uordnede strukturer og at bruge in situ billeddannelse og sporingsteknikker til at afsløre egenskaberne af uordnede strukturer. Løbende forskning og udvikling af PSA fra ordnet til uordnet giver vejledning til præcis regulering af forstyrrede strukturer og funktionelle applikationer.

Studiet af aminosyrer og peptider, der danner koacervater gennem LLPS, giver en metode til udvikling af biomimetiske primitive celler, som hjælper os med at forstå den biologiske evolutionsproces og patogenesen af ​​nogle sygdomme. Og de uordnede glasstrukturer forventes at blive brugt i vid udstrækning inden for biomedicinske områder såsom medicinafgivelse og bearbejdelige anordninger såsom bærbare enheder på grund af deres gode biologiske nedbrydelighed, bearbejdelighed og miljøvenlighed.

Flere oplysninger: Rui Chang et al, Peptide Self-assembly:From Ordered to Disordered, Accounts of Chemical Research (2024). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00592

Journaloplysninger: Regnskaber for kemisk forskning

Leveret af Chinese Academy of Sciences