研究人员展示了驱动新型与有序的交替肽组装的原因

一个研究小组已经证实，可以对两层纳米纤维进行工程改造，这些纳米纤维由一排有序的交替肽组成，并且还确定了使这些肽自动组装成这种模式的原因。这一基本发现增加了制造具有各种生物医学应用的量身定制的“ ABAB”肽纳米纤维的可能性。

肽是小的蛋白质，由氨基酸的短链组成。众所周知，肽可以自组装成由β-折叠构成的纳米纤维。但是，这种自组装通常涉及同一分子的相同副本-分子A连接到另一个分子A。

这项新的工作不仅证明了交替的肽可以以ABAB模式产生这些β折叠，还证明了它为什么发生。

关于这项工作的论文的相应作者卡罗尔·霍尔(Carol Hall)说：“我们的团队利用这项工作的计算模拟，核磁共振(NMR)观察和实验方法，现在我们知道是什么驱动了这些交替肽结构的产生。”卡米尔·德雷福斯(Camille Dreyfus)，北卡罗来纳州立大学杰出化学与生物分子工程大学教授。

霍尔说：“这很重要，因为一旦您了解了为什么这些ABAB结构中的肽会以这种方式表现，就可以开发出更多的肽。”

在这项研究中，研究人员研究了一对称为CATCH(+)和CATCH(-)的肽。当引入溶液中时，这些肽连续排成一行，将两种肽交替排列。肽还每纳米纤维组装成两个β-折叠层。

该研究本身包括三个组成部分。佛罗里达大学的格雷格·休达拉(Greg Hudalla)的实验室创建了这些肽段，促进了肽段β折叠的组装，并进行了实验工作，从而对该系统及其行为进行了概述。Hudalla是该论文的合著者，也是用友大学J. Crayton Pruitt家庭生物医学工程系的副教授。

同时，佐治亚理工学院的Anant Paravastu团队使用固态NMR来测量ABAB肽β-折叠中原子和分子的精确相对位置。帕拉瓦斯图(Paravastu)是该论文的合著者，并且是佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的副教授。

最后，北卡罗来纳州立大学的Hall团队进行了计算机模拟，以确定导致UF和Georgia Tech研究人员看到的行为的原因。

在指导交替肽结构的组装中似乎有多种作用。两种肽中的一种带负电，而第二种带正电。由于正负相互吸引，而相同电荷的肽彼此排斥，因此导致链中肽的交替顺序。

系统组织的另一个方面，即堆积，是受每种肽中氨基酸类型的驱动。具体而言，每个肽中的某些氨基酸是疏水的，而其他则是亲水的。实际上，疏水性氨基酸想要彼此粘附，这导致在β-折叠中看到的两层“堆积”效应。

霍尔说：“重要的是要平衡不同的力量以产生目标结构。”“如果任何一种分子力太强或太弱，分子可能永远不会溶解于水中或无法识别其预期的配偶体。分子不是有序的纳米结构，而是可能形成乱七八糟的混乱，或者根本没有结构。 。”

Hudalla说：“我们对此很感兴趣，因为它使我们了解了这些系统如何工作的基本本质。”“我们不知道自然界中有什么类似的联合装配系统，类似于我们在此处制造的系统。

“共组装的肽系统在生物医学应用中具有广阔的前景，因为我们可以将蛋白质连接到具有某些特定用途的A或B肽上。例如，我们可以创建一种肽支架，该支架可容纳规则的一系列酶，这些酶可以发挥作用作为影响局部地区人体化学的催化剂。”

帕拉瓦斯图说：“我们在这里制造的结构令人印象深刻，但仍然不如我们在自然界中看到的生物结构那么精确和复杂。”“出于同样的原因，我们不知道包含这种交替肽结构的天然结构。这是一个好的开始。我们很高兴看到它的去向。”

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