Name: 짧은 펩타이드의 자기 조립에 의해 주문 생체 고분자 구조의 형성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: 학습하세요 펩타이드 자기조립을 이용해 생체분자 네크리스 구조를 형성하는 방법을. Diphenyl alanine과 Bach 보호 유사체를 혼합하여 주문형 복합 구조를 생성할 수 있습니다.

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이 작품은 마리 퀴리 국제 재 통합 그랜트와 독일 - 이스라엘 재단에 의해 지원되었다. 우리는 AFM 분석을 위해 씨의 Yair Razvag을 인정합니다.

1. Homoaromatic 디 펩티드의 자기 조립 <ol><li> 해당 동결 건조 된 형태 (예, NH-2의 Phe-Phe가-OH,-BOC의 Phe-Phe가-COOH)에서 원하는 펩타이드를 달아 1,1,1,3,3,3 - 헥사 펩티드에 용해시켜 스톡 용액을 준비 - 2 - 프로판올 7,17,46 (NH 2의 Phe-Phe가-OH 및 BOC-반페 - 반페-COOH 예 : 100 ㎎ / ㎖) 적절한 농도 (HFP). </li><li> 펩타이드가 완전히 용해 액이 (몇 분) 분명해 보인다 때까지 벤치에 소용돌이와 장소를 사용하여 솔루션을 섞는다. </li><li> 적절한 농도 (나노 튜브의 형성에 트리플 증류수 NH 2의 Phe-Phe가-OH (TDW)의 예 2 ㎎ / ㎖로, 적당한 용매, 펩티드 원액을 희석; 펩티드의 2 μl를 첨가함으로써 98 μL TDW, 구형 구조의 형성을위한 에탄올 BOC-반페 - 반페-COOH의 5 ㎎ / ㎖)에 원액. </li><li> 24 대한 RT에서 용액을 유지시간. </li><li> 어떤 사전 집계를 피하기 위해, 각 실험을위한 신선한 원액을 준비한다. </li></ol> 2. 두 Homoaromatic 디 펩티드의 Coassembly <ol><li> TDW과 무수 에탄올 같은 부피를 혼합하여 50 % 에탄올 용액을 제조. 두 용액을 혼합하는 소용돌이를 사용합니다. </li><li> NH 2의 Phe-Phe가-OH 펩타이드 및 BOC-의 Phe-Phe가-OH 펩타이드의 1 MG의 2 밀리그램 무게. 100 ㎎ / ㎖의 농도로 HFP 각 펩티드를 용해. </li><li> 소용돌이를 사용하여 펩티드 원액을 혼합 및 펩티드가 완전히 용해 및 솔루션을 분명히 보일 때까지 벤치에 배치합니다. </li><li> 펩티드에게 원하는 비율 원액을 혼합. 이 특정 실험에서 (각각 5:3 최종 비율) BOC-의 Phe-Phe가-OH 펩타이드의 6 μL와 NH 2의 Phe-Phe가-OH 펩타이드의 10 μl를 혼합. 인해 HFP 용매의 높은 휘발성으로, 그것은 (이것은 스톡 용액을 다량 준비하는 추천 레아에서세인트 10 μL). </li><li> 혼합 펩티드 원액을 혼합하는 소용돌이를 사용합니다. </li><li> 원하는 최종 농도 50 % 에탄올을 혼합 펩티드 원액을 희석. 이러한 특정 실험에서, 각각 BOC-의 Phe-Phe가-OH에 대한 NH 2의 Phe-Phe가-OH 및 3 ㎎ / ㎖에 대한 5 mg / ml의 최종 농도를 얻기 위해, 혼합 된 펩티드 원액의 13 μL를 추가 50 % 에탄올 용액 92 μL에. 부드럽게 솔루션을 혼합 피펫을 사용합니다. </li><li> 24 시간 동안 실온에서 용액을 유지한다. </li><li> 이 때문에, 용매의 휘발성이 높은 특성으로 실험 펩티드의 농도의 작은 변화에 민감 주목해야한다. 따라서, 신선한 주식 솔루션은 각 실험에 대한 준비를해야합니다. </li></ol> 3. 주사 전자 현미경 (SEM)을 이용하여 자기 조립 된 구조물의 특성화 <ol><li> 배양 24 시간 후, 유리 코브 펩타이드 용액 10 ㎕의 방울을 적용RT에서 R 슬립 건조. </li><li> 외투 90 초 동안 스퍼터 코터를 이용하여 금의 박막 (몇 나노 미터)를 가진 유리 샘플. </li><li> 이미지 SEM은 10 ~ 20 kV의에서 작동하여 어셈블리. </li></ol> 4. 투과 전자 현미경 (TEM)을 이용하여 자기 조립 구조의 특성 <ol><li> 탄소 덮여 및 폴리머 필름의 지원에 의해 안정화 200 메쉬 구리 그리드에 펩티드 용액을 10 ㎕의 드롭 놓습니다. </li><li> 1 분 후 여과지를 사용하여 여분의 액체를 제거합니다. </li><li> TDW의 2 % 우라 닐 아세테이트의 솔루션을 준비합니다. 0.22 μm의 필터 장치를 이용하여 용액을 고를. </li><li> 샘플 (음 염색) 염색하기, 그리드에 10 μL의 우라 닐 아세테이트 용액 한 방울을 배치합니다. </li><li> 30 초 후 종이 필터를 사용하여 여분의 액체를 제거합니다. 그것은 부정 얼룩이 화상의 콘트라스트를 개선하지만, 모든 경우에 필수적이지는 것을 주목해야한다. </li><li> 이미지 일에 샘플120 kV의에서 작동 TEM에 의한 전자 격자입니다. </li></ol> 5. 원자 힘 현미경 (AFM)에 의한 어셈블리의 3 차원 특성 <ol><li> 3.1 절에 설명 된 절차를 사용하여 AFM 분석을 위해 샘플을 준비한다. </li><li> AC 모드에서 작업 AFM 악기를 사용하여 유리에 샘플을 분석합니다. 3 N / m의 스프링 상수와 75 kHz의 공진 주파수와 실리콘 캔틸레버를 사용합니다. </li><li> 원하는 구조를 찾기 위해, 격자의 큰 영역을 스캐닝함으로써 시작. 그런 다음 특정 작은 영역에 집중하고 (스캔 크기는 이미지의 X 2.5 μm의 2.5 ㎛,이 원고에 포함)를 검사합니다. </li></ol> 6. FT-IR에 의한 이차 구조의 특성 <ol><li> CaF2를 창으로 펩티드 용액을 30 ㎕의 드롭을 적용합니다. </li><li> 이 솔루션은 실온에서 건조하도록 허용합니다. </li><li> IR 스펙트럼에서 물의 흡착 1,650센티미터에 -1입니다.이 피크는 펩티드 결합의 아미드 I 밴드의 중심에있다. 또한, 펩타이드 및 단백질 47의 α-나선 구조의 전형적인 피크이다. 이 문제를 극복하고 물 신호를 피하기 위하여, 수소 - 투 - 중수소 교환이 수행되어야한다. 건조 된 펩타이드 샘플에 중수 한 방울 (D 2 O)을 놓습니다. 드롭은 완전히 창에서 펩타이드 보증금을 충당 할 수있을만큼 충분히 커야합니다. </li><li> 샘플은 진공 상태에서 건조하도록 허용합니다. </li><li> 반복 최대 수소를 중수소 교환을 보장하기 위해 6.3 및 6.4 배 단계를 반복합니다. 그 분석까지 진공에서 샘플을 저장합니다. </li><li> 중수 소화 triglycine 황산 (DTGS) 검출기를 사용하여 FT-IR 스펙트럼을 기록합니다. FT-IR 시스템은 샘플의 환경에서 습도를 방지하기 위하여, 퍼지 가스 발생기를 포함한다. 짧은 펩티드의 샘플의 경우, 4cm-1의 해상도로 샘플 2,000 X를 스캔하는 것이 가장 좋습니다. 최소 투과율 값은 그렇게함으로써 결정될 수있다ftware 악기와 함께 제공. </li></ol>

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<li>Yan, X., Zhu, P., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+and+application+of+diphenylalanine-based+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Self-assembly and application of diphenylalanine-based nanostructures.</a> Chem. Soc. Rev. 39, 1877-1890 (2010).</li>
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</ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

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 준비하는 것이 필요하다. 또한, 스톡 용액의 부피는 10 μL 이상과 극성 용매 (물)에 용해 된 펩타이드의 전사 빠르게 수행되어야 할 것이다. 이것은 펩티드의 용 매화 및 자기 조립을위한이 방법은 일반적으로 이러한 방향족 펩티드에 사용 가능한 하나의 접근 방법이라는 것을 주목해야한다. 다른 방법은, 그러나, 가능하다. 또, 재고 한 solut의 농도<html> HFP에있는 펩티드의 이온은 최종 용액 HFP의 농도를 최소화하기 위해 이러한 실험 높다. <p class="jov...

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&gt; 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 &quot;생명 목걸이&quot;라고. &quot;생명의 목걸이는&quot;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.

<table><tbody><tr><td>NH2-Phe-Phe-OH</td><td>Bachem</td><td>G-2925.0001</td><td></td></tr><tr><td>Boc-Phe-Phe-OH</td><td>Bachem</td><td>A-3205.0005</td><td></td></tr><tr><td>1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>52512-100ML</td><td></td></tr><tr><td>에탄올 절대(탈수) AR sterile</td><td>Bio-Lab Ltd.</td><td>52555</td><td>50% 용액</td></tr><tr><td>우라닐 아세테이</td>트 <td>Sigma-Aldrich</td><td>73943</td><td>네거티브 염색의 준비를 위해 TDW와 혼합. 그것 없이도 일할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>유리 커버 슬립</td><td>Marienfeld Laboratory Glassware</td><td>110590</td><td></td></tr><tr><td>TEM 그리드</td><td>전자 현미경 과학</td><td>FCF200-Cu-50</td><td>Formvar/Carbon 200 Mesh, Cu</td></tr><tr><td>정량 여과지</td><td>Whatman</td><td>1001055</td><td></td></tr><tr><td>중수소 산화물(D2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151882-100G</td><td>99.9 원자 % D</td></tr>, <tr><td>CaF2 창</td><td>파이크 기술</td><td>160-1212</td><td>25mm x 2mm 창. FT-IR 측정용</td></tr><tr><td>AFM 팁</td><td>NanoScience Instruments</td><td>CFMR</td><td>Aspire 프로브, CFMR-25 시리즈</td></tr><tr><td>필터 유닛</td><td>Millipore</td><td>SLGV033RS</td><td>Millex-GV, 0.22 &mu; m, PVDF, 33mm, 감마 멸균</td></tr><tr><td>SEM</td><td>FEI</td><td></td><td>Quanta 200 ESEM</td></tr><tr><td>TEM</td><td>FEI</td><td></td><td>Tecnai T12 G2 Spirit</td></tr><tr><td>AFM</td><td>JPK Instruments</td><td></td><td>A JPK NanoWizard3</td></tr><tr><td>FT-IR</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td>Nicolet 6700 고급 금 분광계</td></tr><tr><td>FT-IR 퍼지</td><td>Parker</td><td></td><td>BALSTON FT-IR 퍼지 가스 발생기 모델 75-52</td></tr><tr><td>OMNIC (Nicolet) 소프트웨어</td><td>Thermo Nicolet Corporation</td><td></td><td>FT-IR 스펙트럼 분석</td></tr><tr><td>Vortex 믹서</td><td>Wisd 실험실 장비</td><td></td><td>ViseMix VM</td></tr><tr><td>무게</td><td>Mettler Toledo</td><td></td><td>NewClassic MS</td></tr><tr><td>스퍼터 코터</td><td>Polaron</td><td></td><td>SC7640 스퍼터 코터</td></tr></tbody></table>

짧은 펩타이드의 자기 조립에 의해 주문 생체 고분자 구조의 형성

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

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 = &quot;jove_content&quot;&gt;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 &quot;문자열에 구슬&quot;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.

이 논문은 펩티드의 자기 조립에 의하여 나노 및 마이크로 스케일에서 정렬 구조의 형성 방법을 설명한다. 우리는 선물이 간단한 과정을 설명하고 두 가지 간단한 방향족 펩티드의 coassembly (그림 1)의 특성을하기 위해. 펩타이드 중 하나는 나노 미터 크기 7 빈 관 구조로 수용액에 자기 조립 수있는 NH 2의 Phe-Phe가-OH (diphenylalanine) 펩타이드이다. 다른 펩타이드는 BOC 보호 아날로그, BOC-의 Phe-Phe가-OH이다. 이 펩티드는 에탄올 17,46의 수용액 구형 어셈블리 섬유의 구조를 형성 할 수있다. 우리는이 펩티드가 언급 한 두 가지 요소를 결합하는 구조로 coassemble 것이라고 가정한다. SEM 분석을 사용하여, 우리는 혼합 된 펩티드 몇 hundr의 직경을 가진 가늘고 긴 구조로 연결된 수 미크론의 직경을 가진 구형 어셈블리의 구조를 형성하는 것이 밝혀에드 나노 미터 (그림...

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.

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

본 실험 과정의 전체적인 목표는 생체 분자 목걸이 형태의 펩타이드 기반 어셈블리를 생성하는 것입니다. 이는 먼저 Diphenyl alanine과 Bach 보호기가 결합된 아날로그를 각각 적절한 양의 HFP에 녹여 최종 농도가 100 mg/mL가 되도록 스톡 용액을 준비함으로써 이루어집니다. 두 번째 단계는 Diphenyl alanine 펩타이드 용액 10 µL와 Bach 보호기가 결합된 Diphenyl alanine 펩타이드 용액 6 µL를 혼합하여, 펩타이드 스톡 용액을 5:3 비율로 블렌딩하는 것입니다.다음으로, 혼합된 펩타이드 스탁 용액을 갓 조제한 50% ethanol에 첨가하여 diphenyl alanine의 최종 농도는 5 mg/mL, Bach protected diphenyl alanine의 최종 농도는 3 mg/mL가 되도록 합니다. 최종적으로 주사전자현미경을 사용하여 두 펩타이드에 의해 공동 조립된 생체분자 목걸이 구조를 확인합니다. 여기에 입증된 것과 같은 자가 조립 공정을 사용하는 주된 장점은 자발적인 진행을 통해 복잡한 구조를 생성할 수 있다는 점입니다.여기서 in vitro는 펩타이드의 자기 조립, 구체적으로는 디펩타이드의 공동 조립을 나타내며, 이 절차는 이전 실험실의 대학원생인 nuran이 시연합니다. 디페닐알라닌(Diphenyl alanine)의 관형 구조 자기 조립 절차를 시작하려면, 디페닐알라닌 펩타이드를 HFP에 녹여 100 mg/mL 펩타이드 스톡 용액을 준비하십시오. 용액의 균질성을 확보하기 위해 볼텍스 믹서로 몇 초간 혼합한 후, 펩타이드가 완전히 용해되어 용액이 투명해질 때까지 벤치 위에 몇 분간 그대로 둡니다.펩타이드 스톡 용액을 3중 증류수로 희석하여 최종 농도가 2 mg/mL가 되도록 합니다. 용액을 실온에서 24시간 동안 보관하십시오. 공동 조립 과정에서는 diphenyl alanine 펩타이드 2 mg과 Boc 보호된 diphenyl alanine 펩타이드 1 mg을 각각 HFP에 녹여 100 mg/mL 농도로 조제합니다.그런 다음 볼텍스 믹서로 용액을 수 초간 혼합하고, 펩타이드가 완전히 용해되어 용액이 투명해질 때까지 벤치 위에 몇 분간 그대로 둡니다. Diphenyl alanine 펩타이드 용액 10 µL와 Bach protected diphenyl alanine 펩타이드 용액 6 µL를 혼합하여 펩타이드 스톡 용액을 5:3 비율로 섞습니다. 그런 다음 볼

formation-ordered-biomolecular-structures-self-assembly-short

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

기본 장비 및 상용 시약과 관련된 단순하고 일반적인 수동 peptoid 합성 방법은 peptoids 쉽게 대부분의 실험실에서 합성 수있게 설명되어 있습니다. amphiphilic peptoid의 36mer의 합성, 정제 및 특성은 물론 높은 주문한 nanosheets로의 자기 조립과 같이 설명되어 있습니다.

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