짧은 펩타이드의 자기 조립에 의해 주문 생체 고분자 구조의 형성
November 21st, 2013
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.
이 절차의 전반적인 목표는 생체 분자 목걸이 형태로 펩타이드 기반 어셈블리를 생성하는 것입니다. 이는 먼저 Diphenyl 알라닌과 Bach 보호 아날로그를 적절한 양의 HFP에 별도로 용해시켜 최종 농도 100mg/ml까지 저장액을 준비함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 10마이크로리터의 디페닐 알라닌 펩타이드 용액과 6마이크로리터의 바흐 보호 디페닐 알라닌 펩타이드 용액을 혼합하여 펩타이드 스톡 용액을 5:3 비율로 혼합하는 것입니다.
다음으로, 혼합된 펩티드 원액을 갓 제조된 50% 에탄올에 첨가하여 디페닐 알라닌 밀리리터당 5밀리그램 및 바흐 보호 디페닐 알라닌에 대해 각각 밀리리터당 3밀리그램의 최종 농도를 제공한다. 효과적으로 궁극적으로 주사 전자 현미경은 두 펩타이드에 의해 공동 조립된 생체 분자 목걸이를 보여주는 데 사용됩니다. 여기에서 보여준 것과 같은 자기 조립 프로세스를 사용하는 주요 이점은 자발적인 진행에 의해 복잡한 구조를 생성 할 수 있다는 것입니다.
여기서 시험관내에서는 펩타이드의 자가 조립을 나타내며, 특히 이 절차를 보여주는 디펩티드의 공동 조립은 대학원생의 전 실험실인 누란이 될 것입니다. Diphenyl alanine을 관형 구조로 자가 조립하는 절차를 시작하려면 Diphenyl alanine 펩타이드를 HFP에 용해하여 밀리리터 펩타이드 원액 당 100mg을 준비합니다. 용액의 균질성을 보장하려면 몇 초 동안 와류 믹서와 혼합하고 펩타이드가 완전히 용해되고 용액이 깨끗해질 때까지 몇 분 동안 벤치에 따로 보관하십시오.
펩타이드 원액을 3중 증류수에서 밀리리터당 2밀리그램의 최종 농도로 희석합니다. 용액을 실온에서 24시간 동안 보관하십시오. CO 조립 절차를 위해 2mg의 diphenyl alanine 펩타이드와 1mg의 Bach 보호 diphenyl alanine 펩타이드를 HFP에 별도로 100mg의 농도로 용해시켰습니다.
그런 다음 용액을 와류 믹서와 몇 초 동안 혼합하고 펩타이드가 완전히 용해되고 용액이 깨끗해질 때까지 몇 분 동안 벤치에 따로 보관합니다. 10마이크로리터의 디페닐 알라닌 펩타이드 용액과 6마이크로리터의 바흐 보호 디페닐 알라닌 펩타이드 용액을 혼합하여 펩타이드 원액을 5:3 비율로 혼합합니다. 그런 다음 와류 믹서를 사용하여 용액을 혼합합니다.
그 후, 8 마이크로 리터의 혼합 펩타이드 원액을 92 마이크로 리터의 갓 제조 된 50 % 에탄올에 첨가하여 디 페닐 알라닌의 경우 밀리리터 당 5 밀리그램, 밀리리터 당 3 밀리그램의 최종 농도를 제공한다. 바흐를 위해 보호된 diphenyl 알라닌. 피펫을 사용하여 용액을 부드럽게 섞습니다.
실온에서 24시간 동안 배양한 후, 펩타이드 용액을 10마이크로리터 방울 떨어뜨려 유리 커버 슬립에 바르고 실온에서 건조시킵니다. 유리 커버 슬립에 샘플을 코팅하고 스퍼터 코터를 사용하여 90초 동안 얇은 금층을 코팅합니다. 완료되면 10-20kW에서 작동하는 SEM을 사용하여 어셈블리를 이미지
화합니다.TEM 분석을 위해 탄소로 덮이고 고분자 필름 지지체로 안정화된 200메쉬 구리 그리드에 10마이크로리터의 펩타이드 용액 방울을 떨어뜨립니다. 1분 후 여과지를 사용하여 과도한 액체를 제거합니다. 다음으로, 2% 소변기 아세테이트 용액을 주사기에 옮기고 영점 22마이크로미터 필터 장치를 사용하여 여과합니다.
샘플에 머물려면 10마이크로리터의 소변기 아세테이트 용액을 그리드에 떨어뜨립니다. 30초 후 120킬로볼트에서 작동하는 TEM으로 그리드의 샘플을 여과지 이미지를 사용하여 과도한 유체를 제거합니다. FTIR 분석을 위해 펩타이드 용액을 30마이크로리터 방울 떨어뜨려 불화칼슘 창에 적용합니다.
FTIR 스펙트럼에서 물 신호를 억제하기 위해 용액을 실온에서 건조시킵니다. 건조 펩타이드 샘플에 중수소 산화물 한 방울을 떨어뜨립니다. 진공 상태에서 건조된 상태에서 샘플을 건조시킨 후 이전 단계를 두 번 반복하여 수소와 중수소 교환을 최대화합니다.
마지막으로, 중수소화 트리글리신 황산염 검출기를 사용하여 FTIR 스펙트럼을 기록합니다. 기기와 함께 제공된 소프트웨어를 사용하여 투과율 최소값을 결정하여 펩타이드의 자체 조립에 의한 정렬된 구조의 형성을 입증합니다. 두 개의 간단한 방향족 펩타이드의 공동 조립체는 SEM 및 TEM 분석을 사용하여 준비되고 특성화되었습니다.
혼합된 펩티드는 수 미크론의 직경을 가진 구형 어셈블리의 아키텍처를 형성했으며, 그 끈을 치기 위해 형태학의 높은 유사성으로 인해 수백 나노미터의 직경을 가진 길쭉한 구조로 연결되었습니다. 이러한 구조를 분자 목걸이라고 합니다. 이러한 구조에 대한 FM 분석은 3차원 배열을 명확하게 보여줍니다.
또한 다양한 샘플의 서로 다른 영역에 대한 SEM 분석은 이 과정이 높은 수율로 발생했음을 나타냅니다. FTIR 분석은 펩타이드 어셈블리의 2차 구조에 대한 정보를 제공합니다. 아미드의 흡수 스펙트럼.
에탄올에서 바흐 보호 디페닐 알라닌 펩타이드에 의해 형성된 구형 어셈블리의 한 밴드는 알파 나선 확인을 나타내는 1, 657 상호 센티미터에서 단일 아미드 피크를 보여주었습니다. 에탄올의 디페닐 알라닌 펩타이드에 의해 형성된 관형 구조는 1, 613 상호 센티미터와 1, 682 상호 센티미터에서 두 개의 뚜렷한 피크를 보였으며, 이는 베타 시트 2차 구조와 상관관계가 있습니다. 두 펩타이드의 공동 조립에 의해 형성된 생체 분자 목걸이의 FTIR 스펙트럼은 각 개별 펩타이드에 대한 피크 할당에서 연기되었습니다.
1, 653 역센티미터의 첫 번째 피크는 알파 나선 구조에 해당하고 1, 684 역센티미터의 두 번째 피크는 베타 턴 확인과 관련이 있습니다. 다양한 스펙트럼 간의 차이는 생체 분자 목걸이의 독특한 구조를 나타냅니다. 이 비디오를 시청한 후에는 염료 펩타이드로 펩타이드 기반 어셈블리를 생성하는 방법에 대해 잘 이해하게 될 것입니다.
이 방법은 복잡한 구조를 형성하기 위해 다른 생체 분자에 쉽게 적용할 수 있습니다. 유기 용제를 가지고 걷는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 장갑. 이 절차를 수행하는 동안 항상 실험실 가운과 보안경을 착용해야 합니다.
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개요
이 연구는 상업용으로 구매 가능한 펩티드를 사용하여 펩티드 기반 구조, 특히 바이오 분자 목걸이의 자기 조립에 초점을 맞추고 있습니다. 이 방법은 간단하며 새로운 펩티드 조립체의 발견으로 이어질 수 있습니다.
연구의 주요 구성 요소
과학 분야
- 생화학
- 구조 생물학
- 펩티드 화학
배경
- 자기 조립은 복잡한 구조를 생성할 수 있는 자연스러운 과정입니다.
- 펩티드는 특정 조건에서 순서 있는 구조를 형성할 수 있습니다.
- 일반적인 실험실 장비를 사용하면 이 방법을 접근하기 쉽게 만듭니다.
- 연구는 조립체 형성에서 다양한 펩티드의 잠재력을 탐구합니다.
연구 목적
- 바이오 분자 목걸이 형태의 펩티드 기반 조립체를 생성합니다.
- 자기 조립을 통해 복잡한 구조를 생성하는 방법을 입증합니다.
- 이 과정에서 상업용으로 구매 가능한 펩티드의 사용을 조사합니다.
사용된 방법
- Diphenyl alanine 및 그 Bach 보호 유사체의 기본 용액 준비.
- 특정 비율로 펩티드 기본 용액 혼합.
- 원하는 농도를 얻기 위해 혼합 용액을 에탄올에 첨가합니다.
- 스캐닝 전자 현미경을 사용하여 조립된 구조를 시각화합니다.
주요 결과
- 펩티드 혼합물로부터 바이오 분자 목걸이의 성공적인 형성.
- 복잡한 구조로 이어지는 자기 조립 과정의 시연.
- 스캐닝 전자 현미경을 사용한 조립체의 시각화.
- 이 방법을 통해 새로운 펩티드 기반 조립체를 발견할 가능성.
결론
- 자기 조립 방법은 펩티드 기반 구조를 생성하는 데 효과적입니다.
- 이 접근 방식은 다양한 펩티드에 적용할 수 있습니다.
- 추가 탐구는 펩티드 조립체에 대한 새로운 발견으로 이어질 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Peptide self-assembly enables the formation of complex biomolecular structures under mild conditions, offering a scalable and accessible route to biomaterials for drug delivery and nanomedicine. This method supports early-stage target validation by providing reproducible, quantifiable assemblies that can be characterized via microscopy and spectroscopy. The approach reduces mechanistic ambiguity in peptide-based system design, accelerating translational continuity from discovery to preclinical evaluation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of peptide-driven self-assembly mechanisms to validate structural hypotheses.
- Operational Value: Uses commercially available peptides and standard lab equipment for rapid hypothesis testing.
- Predictive Value: Supports de-risking of peptide-based therapeutics by confirming ordered structure formation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized peptide assemblies suitable for high-resolution imaging and spectroscopic analysis.
- Operational Value: Facilitates assay readiness through consistent co-assembly protocols and defined peptide ratios.
- Scalability: Permits adaptation to other peptide classes for multiplexed screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates formation of defined nanostructures (e.g., biomolecular necklaces) with tunable morphology via peptide blending.
- Operational Value: Enables correlation of FTIR peaks with secondary structure (alpha helix, beta sheet, beta turn) for functional prediction.
- Translational Continuity: Supports progression from discovery to preclinical by providing characterized, stable assemblies.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery to lead optimization, where peptide assembly behavior informs structure-function relationships and material properties.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on peptide interactions and supramolecular organization.
- Screening: Delivers reproducible, quantifiable outputs (e.g., assembly diameter, morphology) for condition comparison.
- Analytics: Provides FTIR and microscopy readouts that enable structural classification and batch consistency.
- Translational Research: Connects assembly characteristics to potential biomedical applications via structural validation.
- Enterprise Reuse: Establishes a modular platform adaptable to diverse peptides for repeated use across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in peptide assembly behavior and structural outcomes.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and low barrier to entry using commercial reagents.
- Strategic Value: Informed go/no-go decisions based on structural data, reducing late-stage failure risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of peptide candidates with validated assembly profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in peptide handling and organic solvent safety (HFP, ethanol).
- Depends on access to SEM, TEM, and FTIR for structural characterization.
- Necessitates cross-team standardization of blending ratios and incubation protocols.
- Involves adaptation considerations when extending to other peptide sequences or solvent systems.
- Limited by the need for vacuum drying and deuterium exchange in FTIR to suppress water interference.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:33
Self-Assembly of Homoaromatic Dipeptides and Co-assembly of Two Homoaromatic Dipeptides
3:11
Characterization of the Self Assembled Structures Using Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy
4:18
Characterization of the Secondary Structure by FT-IR
5:00
Results: Characterization of the Highly Ordered Self-assembled Peptides
6:51
Conclusion
