【402cc永利手机版】 深研院李子刚课题组在《科学·进展》电视发表螺旋多肽自己组建建新格局切磋成果

生物分子的自组装为构建具有生物相容性的纳米材料提供了可靠的途径。通过改变多肽链的氨基酸序列,可以制造具有不同形貌、不同功能的分子聚集体。2014年,W.DeGrado等人利用7肽链制备了淀粉状纤维结构的自组装聚集体,实现模仿碳酸酐酶有效催化二氧化碳的可逆水合反应。之后陆续又有利用类似分子机器进行催化氧化等相关的研究报道。尽管实验研究上取得了一些进展,但多肽链自组装的机理、聚集体的结构、影响催化活性的因素等诸多问题仍待解决。

近日,北京大学深圳研究生院李子刚研究组及其合作者在Science子刊Science
Advances
在线发表关于α-螺旋多肽自组装新模式及其在储能方面的应用的最新研究成果,题为“Tuning
peptide self-assembly by an in-tether chiral center”。

近日,北京大学深圳研究生院李子刚研究组及其合作者在Science子刊Science
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402cc永利手机版,最近,南京大学匡亚明学院、脑科学研究院董昊教授课题组和王炜教授课题组与上海科技大学陆珺霞教授课题组合作,针对不同的多肽链,采用多尺度模拟的手段并结合实验表征,系统研究了分子聚集体的形貌与微观结构、影响结构的热力学与动力学因素及催化性能的调控机制,初步揭示了氨基酸序列、自组装结构与活性功能之间的复杂关系。

多肽分子精准的层级自组装(hierarchical
self-assembly),作为一种自下而上(bottom-up)
的生物纳微材料制备方法,其在仿生学、催化、物质分离、生物电子器件领域受到越来越多的重视。与无机纳米材料相比,多肽分子具有来源广泛、天然可降解、生物兼容性好、易于修饰等特点。以FF(F:
苯丙氨酸)二肽及其衍生物为代表,通过一系列物理(电场辅助法,磁场辅助法,温度辅助法,超声辅助法)和化学(pH,溶剂法,催化法)手段,精准操控多肽分子自组装的路径,得到了多肽纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米凝胶、纳米量子点等一系列具有特殊结构的纳微多肽材料。这些材料或具备良好的半导体性质,或展现出优越的柔韧性以及特殊的光学性质。在诸如柔性超级电容器/电池、压电器件、生物传感、光导器件,以及生物医学领域得到了广泛的应用。

多肽分子精准的层级自组装(hierarchical
self-assembly),作为一种自下而上(bottom-up)
的生物纳微材料制备方法,其在仿生学、催化、物质分离、生物电子器件领域受到越来越多的重视。与无机纳米材料相比,多肽分子具有来源广泛、天然可降解、生物兼容性好、易于修饰等特点。以FF(F:
苯丙氨酸)二肽及其衍生物为代表,通过一系列物理(电场辅助法,磁场辅助法,温度辅助法,超声辅助法)和化学(pH,溶剂法,催化法)手段,精准操控多肽分子自组装的路径,得到了多肽纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米凝胶、纳米量子点等一系列具有特殊结构的纳微多肽材料。这些材料或具备良好的半导体性质,或展现出优越的柔韧性以及特殊的光学性质。在诸如柔性超级电容器/电池、压电器件、生物传感、光导器件,以及生物医学领域得到了广泛的应用。

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多肽分子自组装是通过调节多肽分子之间非共价作用,如范德华力、氢键网络、疏水相互作用、π-π相互作用等,来实现多肽分子在一定条件下长程有序排列的一种手段。由于多肽分子结构复杂多样,多肽序列改变导致分子性质迥异。因此,预测以及设计多肽分子自组装具有很大的难度。早年关于多肽自组装的研究主要集中在两亲性多肽分子、β-折叠多肽、首尾相连的环状D-L-D型多肽分子,以及FF二肽类分子。对于更加复杂的螺旋多肽自组装,鲜有报道。原因是螺旋多肽熵值较低,氢键网络被封锁在多肽内部,难以形成分子之间的氢键网络。因此,如何操纵具有更加复杂的二级结构的多肽,比如螺旋多肽,实现可控的自组装,是目前研究的重难点之一。

多肽分子自组装是通过调节多肽分子之间非共价作用,如范德华力、氢键网络、疏水相互作用、π-π相互作用等,来实现多肽分子在一定条件下长程有序排列的一种手段。由于多肽分子结构复杂多样,多肽序列改变导致分子性质迥异。因此,预测以及设计多肽分子自组装具有很大的难度。早年关于多肽自组装的研究主要集中在两亲性多肽分子、β-折叠多肽、首尾相连的环状D-L-D型多肽分子,以及FF二肽类分子。对于更加复杂的螺旋多肽自组装,鲜有报道。原因是螺旋多肽熵值较低,氢键网络被封锁在多肽内部,难以形成分子之间的氢键网络。因此,如何操纵具有更加复杂的二级结构的多肽,比如螺旋多肽,实现可控的自组装,是目前研究的重难点之一。

图1. 不同序列多肽形成的聚集体结构

近年来,深研院李子刚课题组开发了多种螺旋多肽构建方法,其中包括手性诱导螺旋稳定多肽体系(Chirality
induced Helicity,
CIH)。该方法的特点是通过在多肽侧环中引入一个特定位点的手性中心,可以实现对多肽二级结构的调控。基于该体系,研究人员认为:可以通过主链之外的驱动力-侧环相互作用,来弥补螺旋多肽主链自组装驱动力不足的缺点,实现一种新型模式的多肽组装方法,即所谓的“侧环驱动”多肽自组装。基于这样一种构想,研究人员进行了细致的筛选和表征。他们以五肽为模型,设计合成了一系列具有手性侧环的五肽分子,取名为BDCP(BeiDa
cyclic peptide:
北大环肽)。结果表明,当BDCP为螺旋结构,且侧环取代基具有芳香性时,多肽分子可以组装成纳米管/纳米带结构。

近年来,深研院李子刚课题组开发了多种螺旋多肽构建方法,其中包括手性诱导螺旋稳定多肽体系(Chirality
induced Helicity,
CIH)。该方法的特点是通过在多肽侧环中引入一个特定位点的手性中心,可以实现对多肽二级结构的调控。基于该体系,研究人员认为:可以通过主链之外的驱动力-侧环相互作用,来弥补螺旋多肽主链自组装驱动力不足的缺点,实现一种新型模式的多肽组装方法,即所谓的“侧环驱动”多肽自组装。基于这样一种构想,研究人员进行了细致的筛选和表征。他们以五肽为模型,设计合成了一系列具有手性侧环的五肽分子,取名为BDCP(BeiDa
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