通过添加助溶剂指导多肽的自组装

三位RIKEN化学家表示,取决于将两种助溶剂中的哪一种添加到反应混合物中,通过多肽的自组装可形成非常不同的纳米结构。这一发现具有根本的意义-为自然界如何指导复杂结构(例如蛋白质)的自组装提供新的见解。它也可能具有实际应用,为控制合成自组装系统的结构和性能提出了新的可能性。

在生物学中,称为渗透压的天然小分子助溶剂在许多反应中起关键作用。具体来说,它们有助于指导许多结构的自组装,例如将蛋白质折叠成其功能性的三维形状。渗透压被认为会改变某些折叠或未折叠状态的相对稳定性,但是它们运作的确切分子机制通常尚不清楚。

为了阐明某些潜在的机制,RIKEN新兴物质科学中心的Motoki Ueda和两位同事研究了助溶剂影响具有吸水性(亲水性)和水溶性多肽的多肽S 30 L 12自组装的方式。排斥(疏水)零件。

上田说:“肽的分子组装可以被认为是一种蛋白质模型。” S 30 L 12自组装成纳米管结构仅由相邻肽之间的疏水相互作用驱动。上田说:“我们预计这种多肽将使关于助溶剂作用和自组装行为之间关系的简单讨论成为可能。”

三人比较了两种助溶剂乙醇和乙腈对水中S30L12纳米管形成行为的影响。

上田说:“乙醇增强了水分子的氢键网络,从而增强了疏水相互作用。” 因此,添加乙醇促进了纳米管结构的形成。相反,乙腈减慢了纳米管的形成,反而促进了中间的“扭曲纳米带”结构。上田说:“乙腈削弱了水分子的氢键网络,从而捕获了亚稳的中间结构。”

车队不得不在几个月内观察自组装系统,以了解游戏中的微妙力量。上田说:“由于这些力很小,我们必须通过耐心观察组件的生长或分离来检测出最小的形态变化。” 例如,该团队不得不等待一个月,以证明添加10%的乙醇比添加1%的乙醇生产更长的纳米管。

上田解释说:“我们的结果将有助于使渗透压对蛋白质的机械行为相关。” 他们也可能为使用小有机分子作为助溶剂影响仿生多肽组装开辟新的可能性。上田说:“我们可以开发多种助溶剂分子,以微调多肽装配体的大小,长度和物理性质。”

该小组正在继续研究助溶剂,以探索渗透压菌的生物学功能的其他方面。

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