짧은 펩타이드의 자기 조립에 의해 주문 생체 고분자 구조의 형성
Summary
이 논문은 자기 조립의 자연 프로세스에 의해 주문한 높은 펩타이드 기반 구조의 형성을 설명합니다. 이 방법은 시판 펩티드 및 일반적인 실험실 장비를 이용한다. 이 기술은 펩티드의 큰 다양성에 적용 할 수 있으며, 새로운 펩티드 어셈블리의 발견으로 이어질 수있다.
Abstract
자연에서, 복잡한 기능적 구조는 온화한 조건 하에서 생체 분자의 자기 조립에 의해 형성된다. 자기 조립을 제어하는 힘을 이해하고 체외에서이 과정을 흉내 낸 것은 재료 과학 및 나노 기술 분야에서 큰 진보를 가져올 것입니다. 그들은 상당한 다양성을 선물로서 사용할 생물학적 빌딩 블록들, 펩티드는 대규모에서의 합성이 간단, 여러 가지 장점을 가지고, 그들이 쉽게 생물학적 및 화학적 실체 1,2로 변형 될 수있다. 이러한 환상 펩티드, amphiphile 펩타이드 및 펩타이드 복합체 용액에 주문 구조로 자기 조립으로 설계 펩티드의 여러 클래스. Homoaromatic 디 펩티드는, 예컨대 나노 튜브, 분야와 브릴 3-8으로 주문할 구조를 형성하는 데 필요한 모든 정보를 포함하는 분자 짧은 자기 조립 펩티드의 클래스이다. 이 펩티드의 큰 다양한 상업적으로 사용할 수 있습니다.
<p클래스 = "jove_content">이 논문은 homoaromatic 펩타이드의 자기 조립에 의해 정렬 된 구조의 형성에 이르게하는 과정을 제시한다. 프로토콜은 상용 시약 및 기초 실험실 장비가 필요합니다. 또한, 종이는 펩타이드 기반 어셈블리의 특성에 사용할 수있는 몇 가지 방법에 대해 설명합니다. 이러한 방법은 전자와 원자 힘 현미경을 포함 적외선 분광기 (FT-IR)를 푸리에 – 변환. 또한, 원고는 펩티드의 블렌딩 (coassembly),이 처리에 의해 같은 구조 "문자열에 구슬"의 형성을 보여준다. 9 여기에 제시된 프로토콜은 잠재적으로 수 펩티드 또는 생물학적 빌딩 블록의 다른 클래스에 적응 될 수 있고 새로운 펩타이드 기반 구조의 발견과 그 어셈블리의 더 나은 제어로 이어집니다.Introduction
자연 형태의 생체 분자 자기 조립의 과정에서 구조를 주문하고 기능. 이 자연 과정을 지배하는 힘을 이해하는 것은 체외에서 자기 조립을 모방 결과적으로 재료 과학 10, 11의 지역의 주요 진보 할 수있는 능력으로 이어질 수 있습니다. 펩티드는, 구체적으로, 그들은 큰 구조의 다양성, 화학 합성의 용이성을 제공하기 때문에, 생명 빌딩 블록으로 큰 약속을 잡고, 쉽게 생물학적 및 화학적 실체로 작용 될 수있다. 펩티드 자기 조립의 필드는 Ghadiri 및 D-및 L-아미노산 (12)을 교대로 환형 펩타이드 의해 펩타이드 나노 튜브의 자기 조립을 증명 그의 동료에 의해 개척되었다. 펩타이드 어셈블리의 디자인에 다른 성공적인 접근 방식은 선형 bolaamphiphile 펩티드 5, 양친 (AP) 6, 비공 자체 보완 이온 펩타이드 13, 계면 활성제와 같은 펩타이드를 포함 <suP> 4,14, 및 디 블록은 15 copolypeptides.
보다 최근의 접근 방식은 짧은 방향족 펩티드의 자기 조립을 수반 homoaromatic 디 펩티드를 칭했다. 이 펩티드는 방향족 특성 (예를 들면의 Phe-Phe가, t-부틸 디 카보네이트 (BOC)의 Phe-Phe가) 7,8,16-21와 두 개의 아미노산을 포함한다. 이러한 homoaromatic 펩타이드에 의해 형성되는 구조는 관 구조, 분야, 시트와 같은 어셈블리 및 섬유 6,8,15,21-32 있습니다. 일부 경우에서 섬유는 하이드로 겔 33-37을 산출 브릴 메시를 생성한다. 이러한 어셈블리는 바이오 센서, 약물 전달, 분자 전자 공학 등의 응용 프로그램에 대한 악용되었다. 38-45
이 논문은 homoaromatic 펩티드의 자발적인 자기 조립을 시작하기 위해 필요한 실험 단계에 대해 설명합니다. 또, coassembly 펩티드의 과정을 제시한다. 이 프로세스는 펩티드의 하나 이상의 유형의 자기 조립을 포함모노머.
diphenylalanine 펩티드 (NH 2의 Phe-Phe가-COOH)와 BOC는 아날로그 보호 (BOC-반페 – 반페-OH) : 우리의 데모는 두 개의 상업적으로 이용 가능한 펩티드의 coassembly이 포함되어 있습니다. supermolecular 구조로 펩타이드의 자기 조립의 각 : 어느 분야 나 섬유에 diphenylalanine 펩타이드 형태의 관 어셈블리 및 BOC-의 Phe-Phe가-OH 펩타이드 자기 조립 용매 7,17,46에 따라. 우리는 일정한 비율로 두 개의 펩티드를 혼합 및 전자 현미경, 현미경 및 FT-IR 분광법에 의해 생성 된 어셈블리를 특징으로한다. 방법은 수백 나노 미터의 직경을 갖는 기다란 조립체에 의해 연결되는 여러 미크론의 직경 (1-4 μM)와 구형 요소 (300-800 ~ NM)로 구성된다 펩티드 구조의 형성을 증명 . 구형 구조에 스레드 것 같습니다으로 어셈블리는, 자신의 형태에 의하여 구슬로 장식 된 문자열과 유사연장 된 어셈블리. 따라서 우리는 이러한 어셈블리 "생명 목걸이"라고. "생명의 목걸이는"약물 전달 에이전트 또는 전자 애플리케이션을위한 발판으로, 새로운 생체 재료의 역할을 할 수도 있습니다. 또한, 펩티드의 자기 조립에 이르게 절차 펩티드 및 생체 분자의 다른 클래스로 이용 될 수있다. 그것은 자기 조립과 새로운 주문 구조의 형성에 관여하는 힘의 더 나은 이해로 이어질 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
요약하면, 본 논문은 펩타이드 기반 어셈블리를 체외에서 형성 될 수있는 용이성을 보여줍니다. 프로세스는 시판 펩티드 및 용매를 포함하고,이 시험관에 극성 용매의 첨가시, 주위 조건하에 자발적으로 일어난다. 이 때문에, 다른 유기 용매에 펩티드의 낮은 용해도 때문에, 펩티드의 용매로서 HFP를 사용하는 것이 중요하다. 또, 인해 HFP의 높은 변동성으로는 각 실험을위한 신선한 원액을 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 마리 퀴리 국제 재 통합 그랜트와 독일 – 이스라엘 재단에 의해 지원되었다. 우리는 AFM 분석을 위해 씨의 Yair Razvag을 인정합니다.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| NH2-Phe-Phe-OH | Bachem | G-2925.0001 | |
| Boc-Phe-Phe-OH | Bachem | A-3205.0005 | |
| 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol | Sigma-Aldrich | 52512-100ML | |
| Ethanol absolute (Dehydrated) AR sterile | Bio-Lab Ltd. | 52555 | Blending with TDW for the preparation of 50% solution |
| Uranyl acetate | Sigma-Aldrich | 73943 | For negative staining. It is possible to work without it. |
| glass cover slip | Marienfeld Laboratory Glassware | 110590 | |
| TEM grids | Electron Microscopy Sciences | FCF200-Cu-50 | Formvar/Carbon 200 Mesh, Cu |
| Quantitive filter paper | Whatman | 1001055 | |
| Deuterium Oxide (D2O) | Sigma-Aldrich | 151882-100G | 99.9 atom % D |
| CaF2 window | PIKE Technologies | 160-1212 | 25 mm x 2 mm window. For FT-IR measurments |
| AFM tips | NanoScience Instruments | CFMR | Aspire probes, CFMR-25 series |
| Filter units | Millipore | SLGV033RS | Millex-GV, 0.22 μm, PVDF, 33 mm, gamma sterilized |
| SEM | FEI | Quanta 200 ESEM | |
| TEM | FEI | Tecnai T12 G2 Spirit | |
| AFM | JPK Instruments | A JPK NanoWizard3 | |
| FT-IR | Thermo Fisher Scientific | Nicolet 6700 advanced gold spectrometer | |
| FT-IR Purge | Parker | BALSTON FT-IR Purge Gas Generator model 75-52 | |
| OMNIC (Nicolet) software | Thermo Nicolet Corporation | For FT-IR spectra analysis | |
| Vortex mixer | Wisd Laboratory Equipment | ViseMix VM | |
| Weight | Mettler Toledo | NewClassic MS | |
| Sputter coater | Polaron | SC7640 Sputter Coater |
Referências
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