Forskning om biomolekylär självmontering hjälper till att avslöja cellfunktion och sjukdomspatogenes, och ger också ett effektivt sätt att konstruera gröna ekologiska materialsystem med unika funktioner. Nyligen bjöds ett team under ledning av professor Yan Xuehai från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin in för att sammanfatta dess framsteg inom peptidsjälvmontering (PSA) och processmekanismer i flera skala.

Studien, publicerad i Accounts of Chemical Research , inkluderar upptäckten av droppliknande oordnade strukturer, avslöjandet av en ny mekanism för vätske-vätskefasseparation (LLPS)-medierad multi-stegs desolvation av PSA, utvecklingen av nya solida glasmaterial med långväga störningar, och föreslagna nyckelriktlinjer för design och utveckling av nästa generations peptidmaterial.

Biomolekylär självmontering i naturen genererar unika biologiska funktioner såsom molekylär igenkänning och signaltransduktion genom ordnade och oordnade supramolekylära strukturer. Jämfört med ordnade strukturer existerar oordnade strukturer vanligtvis i form av termodynamiska metastabila tillstånd, som är svåra att observera på grund av sin kortlivade existens.

Med djupgående forskning har forskare gradvis upptäckt några oordnade strukturer som kondenserade droppar eller glas. Men hur man exakt kontrollerar självmonteringsprocessen, särskilt för att säkerställa stabiliteten och integriteten hos oordnade strukturer, är fortfarande en stor utmaning inom PSA-området.

Forskare från IPE har arbetat med forskning om biomolekylär självmontering, flerskaliga processmekanismer och biomedicinska tillämpningar. Baserat på tidigare arbeten utvecklade de nya metoder för att reglera PSA-processen för konstruktion av beställda strukturer och deras funktionella tillämpningar.

Med fokus på de tillfälligt förekommande droppliknande störda strukturerna, avslöjade de att PSA-processen är en flerstegsdesolvationsprocess som medieras av LLPS, såväl som moduleringen av de metastabila dropparna för att erhålla ordnade strukturer med olika morfologier och funktioner.

Dessutom upptäckte forskarna långväga oordnade solida glasstrukturer och prestandafördelarna med nedbrytbarhet och bearbetbarhet, vilket ger nya möjligheter för utvecklingen av nya implanterbara anordningar och läkemedelstillförselsystem.

Peptid självmonterade oordnade strukturer har ännu inte utforskats, såsom att använda datorsimulering för att förutsäga oordnade strukturer, och att använda in situ avbildnings- och spårningstekniker för att avslöja egenskaperna hos oordnade strukturer. Pågående forskning och utveckling av PSA från ordnade till störda ger vägledning för exakt reglering av störda strukturer och funktionella tillämpningar.

Studiet av aminosyror och peptider som bildar koacervat genom LLPS tillhandahåller en metod för utveckling av biomimetiska primitiva celler, som hjälper oss att förstå den biologiska evolutionsprocessen och patogenesen av vissa sjukdomar. Och de oordnade glasstrukturerna förväntas användas i stor utsträckning inom biomedicinska områden som läkemedelstillförsel och bearbetningsbara enheter som bärbara enheter på grund av deras goda biologiska nedbrytbarhet, bearbetbarhet och miljövänlighet.

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

Journalinformation: Räkenskaper för kemisk forskning

Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences