En elektronmikroskopibild av hexagonala silvernanoplattor bildade av biomineraliseringspeptiderna sammansmälta med p53Tet. Kredit:Foto av Kazuyasu Sakaguchi
En ny metod som kombinerar tumörsuppressorprotein p53 och biomineraliseringspeptid BMPep skapade framgångsrikt hexagonala silvernanoplattor, föreslår en effektiv strategi för att kontrollera nanostrukturen hos oorganiska material.
Exakt kontroll av nanostrukturer är en nyckelfaktor för att bilda funktionella nanomaterial. Biomimetiska metoder anses vara effektiva för att tillverka nanomaterial eftersom biomolekyler kan binda till specifika mål, självmontera, och bygga komplexa strukturer. Oligomerisering, eller sammansättning av biomolekyler, är en avgörande aspekt av naturmaterial som bildar högre ordningsstrukturer.
Vissa peptider är kända för att binda till en specifik oorganisk substans, som silver, och förbättra dess kristallbildning. Detta fenomen, kallas peptidmedierad biomineralisering, skulle kunna användas som ett biomimetiskt tillvägagångssätt för att skapa funktionella oorganiska strukturer. Att kontrollera den rumsliga orienteringen av peptiderna kan ge komplexa oorganiska strukturer, men det här har länge varit en stor utmaning.
Ett team av forskare under ledning av professor Kazuyasu Sakaguchi vid Hokkaido University har lyckats kontrollera oligomeriseringen av silverbiomineraliseringspeptiden (BMPep) som ledde till skapandet av hexagonala silvernanoplattor.
(Vänster paneler) Dessa är schematiska illustrationer av monomera och tetramera biomineraliseringspeptider sammansmälta med p53Tet och elektronmikroskopibilder av silvernanostrukturer som bildas av biomineraliseringspeptiderna. Skalstång =100 nm. (Höger) Den föreslagna modellen där tetramera biomineraliseringspeptider reglerar riktningen för kristalltillväxt och därför dess nanostruktur. Kredit:Sakaguchi T. et al., Vetenskapliga rapporter , 3 maj, 2017.
Teamet använde det välkända tumörsuppressorproteinet p53 som har varit känt för att bilda tetramerer genom sin tetrameriseringsdomän (p53Tet). "Den unika symmetrin hos p53-tetrameren är en attraktiv byggnadsställning som ska användas för att kontrollera det övergripande oligomeriseringstillståndet för silver BMPep, såsom dess rumsliga orientering, geometri, och valens, säger Sakaguchi.
I experimenten, teamet skapade framgångsrikt silver BMPep smält med p53Tet. Detta resulterade i bildandet av BMPep-tetramerer som gav hexagonala silvernanoplattor. De fann också att BMPep-tetramererna har förbättrad specificitet för den strukturerade silverytan, uppenbarligen reglerar riktningen för kristalltillväxt för att bilda hexagonala nanoplattor. Vidare, den tetramera peptiden fungerade som en katalysator, kontrollerar silvrets kristalltillväxt utan att konsumera peptiden.
"Vår nya metod kan tillämpas på andra biomineraliseringspeptider och oligomeriseringsproteiner, vilket ger en effektiv och mångsidig strategi för att kontrollera nanostrukturer av olika oorganiska material. Tillverkning av skräddarsydda nanomaterial är nu mer genomförbart, " kommenterade Sakaguchi.
