Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

Published: November 21, 2013 doi: 10.3791/50946
Automatic Translation
1, 1
1Institute of Chemistry and The Center for Nanoscience and Nanotechnology, The Hebrew University of Jerusalem

Summary

وتصف هذه الورقة تشكيل الهياكل القائمة على الببتيد أمر غاية قبل عملية عفوية من التجميع الذاتي. يستخدم الأسلوب الببتيدات المتاحة تجاريا ومعدات المختبرات المشتركة. ويمكن تطبيق هذه التقنية لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الببتيدات وربما يؤدي إلى اكتشاف تجمعات القائم على الببتيد الجديدة.

Abstract

في الطبيعة، ويتم تشكيل هياكل وظيفية معقدة من التجميع الذاتي للجزيئات الحيوية تحت ظروف معتدلة. وفهم القوى التي تتحكم التجميع الذاتي ومحاكاة هذه العملية في المختبر تحقيق تقدم كبير في مجالات العلوم والتكنولوجيا النانوية المواد. بين اللبنات البيولوجية المتاحة، الببتيدات لديها العديد من المزايا كما يقدم تنوع كبير، والتوليف في نطاق واسع واضح ومباشر، ويمكن بسهولة أن يتم تعديل مع الكيانات البيولوجية والكيماوية 1،2. عدة أصناف من الببتيدات تصميم مثل الببتيدات الحلقية، الببتيدات مزدوج الألفة والببتيد تقارن تجميع الذاتي في هياكل أمر في الحل. dipeptides Homoaromatic، هي فئة من الببتيدات الذاتي تجميعها القصيرة التي تحتوي على جميع المعلومات الجزيئية اللازمة لتشكيل هياكل أمر مثل الأنابيب النانوية، ومجالات الألياف 3-8. مجموعة كبيرة متنوعة من هذه الببتيدات غير متاحة تجاريا.

الطبقة = "jove_content"> تعرض هذه الورقة إجراء من شأنه أن يؤدي إلى تشكيل هياكل أمر بها التجميع الذاتي من الببتيدات homoaromatic. البروتوكول يتطلب سوى الكواشف التجارية والمعدات المختبرية الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، يصف الورقة بعض الطرق المتاحة لتوصيف المجالس القائم على الببتيد. وتشمل هذه الأساليب والإلكترون المجهري القوة الذرية وفورييه، تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي (FT-IR). علاوة على ذلك، يوضح المخطوط المزج بين الببتيدات (coassembly) وتشكيل "الخرز على سلسلة" مثل هيكل من قبل هذه العملية. 9 البروتوكولات المعروضة هنا يمكن تكييفها لفئات أخرى من الببتيدات أو اللبنات البيولوجية ويحتمل أن تؤدي إلى اكتشاف الهياكل القائمة على الببتيد جديدة وتحسين السيطرة على جمعيتهم.

Introduction

أشكال الطبيعة أمر وظيفية الهياكل من خلال عملية التجميع الذاتي الجزيئي البيولوجي. فهم القوى التي تحكم هذه العملية العفوية قد يؤدي إلى القدرة على تقليد التجميع الذاتي في المختبر، وبالتالي إلى تقدم كبير في مجال علوم المواد 10،11. الببتيدات، تحديدا، على وعود كبيرة باعتبارها اللبنة الجزيئية البيولوجية، نظرا لأنها تقدم التنوع الهيكلي كبيرة، وسهولة التركيب الكيميائي، ويمكن بسهولة بين functionalized مع الكيانات البيولوجية والكيماوية. كان رائدا في مجال الببتيد التجميع الذاتي من قبل الغادري وزملائه، الذين تظاهروا على التجميع الذاتي من الأنابيب النانومترية الببتيد بواسطة الببتيدات دوري بالتناوب مع D-L والأحماض الأمينية 12. وتشمل النهج الناجحة الأخرى في تصميم المجالس الببتيد الببتيد خطي bolaamphiphile 5، amphiphiles (ا ف ب) 6،-التكميلية النفس الببتيدات الأيونية nonconjugated 13، الببتيدات مثل بالسطح 15.

نهج أكثر حداثة ينطوي على التجميع الذاتي من الببتيدات العطرية قصيرة، ووصف dipeptides homoaromatic. تشمل هذه الببتيدات اثنين فقط من الأحماض الأمينية العطرية مع الطبيعة (مثل الفنيل ألانين-الفنيل ألانين، ثالثي بوتيل بيكربونات (مجلس المفوضين) الفنيل ألانين-الفنيل ألانين) 7،8،16-21. الهياكل التي شكلتها هذه الببتيدات homoaromatic تشمل الهياكل الأنبوبية، الكرات، والجمعيات مثل ورقة والألياف 6،8،15،21-32. الألياف في بعض الحالات تولد شبكة ليفية يمكن أن ينتج هيدروجيل 33-37. وقد تم استغلال هذه التجميعات لتطبيقات biosensing، تسليم المخدرات، والإلكترونيات الجزيئية، الخ. 38-45

وتصف هذه الورقة الخطوات التجريبية اللازمة لبدء عفوية التجميع الذاتي من الببتيدات homoaromatic. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يعرض عملية الببتيد coassembly. هذه العملية تنطوي على التجميع الذاتي من أكثر من نوع واحد من الببتيدمونومر.

يتضمن مظاهرة لدينا coassembly اثنين من الببتيدات المتاحة تجاريا: الببتيد diphenylalanine (NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-COOH) ولها بوك المحمية التماثلية (مجلس المفوضين-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH). كل من الببتيدات تجميع الذاتي في هيكل supermolecular: أشكال diphenylalanine الببتيد المجالس أنبوبي بوك و-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH الببتيد ذاتيا في المجالات أو ألياف إما اعتمادا على المذيبات 7،17،46. نحن المخلوطة الببتيدات اثنين في نسب معينة، وتميزت المجالس أسفرت بواسطة المجهر الإلكتروني، وقوة المجهر FT-IR الطيفي. أظهرت أساليب تشكيل الهيكل القائم على الببتيد التي تتألف من عناصر كروية يبلغ قطرها عدة ميكرون (1-4 ميكرون) التي ترتبط بها الجمعيات ممدود يبلغ قطرها بضع مئات من نانومتر (~ 300-800 نانومتر) . المجالس تشبه سلاسل من الخرز في التشكل، ويبدو أن هياكل كروية إلى أن الخيوط علىالمجالس ممدود. وبالتالي فإننا وصف هذه المجالس "القلائد الجزيئية البيولوجية". في "القلائد الجزيئية البيولوجية" قد تكون بمثابة مادة بيولوجية جديدة، كعامل تسليم المخدرات أو سقالة للتطبيقات الإلكترونية. وعلاوة على ذلك، فإن الإجراء الذي يؤدي إلى التجميع الذاتي من الببتيدات يمكن استخدامها مع الفئات الأخرى من الببتيدات والجزيئات الحيوية. فإنه قد يؤدي إلى فهم أفضل للقوات المشاركة في التجميع الذاتي وتشكيل هياكل جديدة أمر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. التجميع الذاتي للHomoaromatic Dipeptides

  1. تزن الببتيد المطلوب في شكل مجفف بالتجميد لها (على سبيل المثال NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH، بوك، الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-COOH) وإعداد محلول المخزون عن طريق إذابة الببتيد في 1،1،1،3،3،3-hexafluoro -2-بروبانول (HFP) إلى التركيز المناسب (على سبيل المثال 100 ملغ / مل لNH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH-الفنيل ألانين وبوك-الفنيل ألانين-COOH) 7،17،46.
  2. مزيج الحل باستخدام الدوامة ومكان على مقاعد البدلاء حتى يذوب تماما والببتيد الحل يبدو واضحا (بضع دقائق).
  3. تمييع الحل الأسهم الببتيد، مع مذيب مناسب، إلى التركيز المناسب (على سبيل المثال 2 ملغ / مل من NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH في الماء المقطر الثلاثي (TDW) لتشكيل الأنابيب النانوية؛ عن طريق إضافة 2 ميكرولتر من الببتيد الحل الأسهم إلى 98 ميكرولتر TDW، 5 ملغ / مل من الفنيل ألانين بوك--الفنيل ألانين-COOH في الايثانول لتشكيل هياكل كروية).
  4. إبقاء الحل في RT لمدة 24ساعة.
  5. من أجل تجنب أي preaggregation، وإعداد الحلول الأسهم الطازجة لكل تجربة.

2. Coassembly من اثنين Homoaromatic Dipeptides

  1. يعد حل 50٪ من الإيثانول عن طريق خلط كميات متساوية من TDW والايثانول المطلقة. استخدام دوامة خلط الحلين.
  2. تزن 2 ملغ من الببتيد NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH و 1 ملغ من الببتيد بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH. حل كل الببتيد في HFP إلى تركيز 100 ملغ / مل.
  3. مزيج من الببتيدات حلول الأسهم باستخدام الدوامة ووضعها على مقاعد البدلاء حتى تذوب تماما الببتيدات والحلول تبدو واضحة.
  4. المزج بين الببتيدات الحلول الأسهم إلى النسبة المطلوبة. في هذه التجربة المحددة مزيج 10 ميكرولتر من الببتيد NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH مع 6 ميكرولتر من الببتيد بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH (إلى نسبة النهائية لل05:03 على التوالي). ويرجع ذلك إلى ارتفاع معدل التذبذب في المذيبات HFP، فمن المستحسن لإعداد كمية كبيرة من هذا المحلول (في مرجةشارع 10 ميكرولتر).
  5. استخدام دوامة لخلط الببتيدات المخلوطة محلول المخزون.
  6. تمييع الحل الأسهم الببتيدات المخلوطة مع 50٪ من الإيثانول إلى التركيز النهائي المطلوب. في هذه التجربة محددة، من أجل الحصول على تركيز النهائي من 5 ملغ / مل لNH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH و 3 ملغ / مل لمدة بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH على التوالي، إضافة 8 ميكرولتر من الببتيدات الممزوجة محلول المخزون إلى 92 ميكرولتر من الحل الايثانول 50٪. استخدام ماصة إلى المزيج بلطف الحل.
  7. إبقاء الحل في RT لمدة 24 ساعة.
  8. تجدر الإشارة إلى أنه نظرا لطبيعة شديدة التقلب من المذيب، والتجارب حساسة للتغيرات صغيرة في تركيز الببتيد. وبالتالي، ينبغي إعداد الحلول الأسهم الطازجة لكل تجربة.

3. توصيف هياكل تجميعها الذاتي عن طريق المجهر الإلكتروني (SEM)

  1. بعد 24 ساعة من الحضانة، وتطبيق قطرة 10 ميكرولتر من الحل الببتيدات على كوف الزجاجص زلة والجاف في RT.
  2. معطف العينة على الزجاج بطبقة رقيقة من الذهب (بضعة نانومتر) باستخدام المغطي تفل عن 90 ثانية.
  3. الصورة المجالس باستخدام SEM تعمل على 10-20 كيلو فولت.

4. توصيف هياكل تجميعها الذاتي عن طريق نقل المجهر الإلكتروني (TEM)

  1. وضع قطرة 10 ميكرولتر من الحل الببتيدات على شبكة النحاس و200 شبكة مغطاة الكربون واستقرت من قبل الدعم فيلم البوليمر.
  2. بعد 1 دقيقة إزالة السوائل الزائدة باستخدام ورق الترشيح.
  3. تحضير محلول من 2٪ خلات اليورانيل في TDW. تحديد الحل باستخدام وحدة مرشح 0.22 ميكرون.
  4. وصمة عار على عينة (تلطيخ السلبية)، ضع قطرة من 10 ميكرولتر حل اليورانيل خلات على الشبكة.
  5. بعد 30 ثانية إزالة السوائل الزائدة باستخدام ورق الترشيح. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من تلطيخ السلبية يحسن النقيض من الصور، فإنه ليس من الضروري في كل الحالات.
  6. صورة العينة على اله الشبكة بواسطة TEM تعمل على 120 كيلو فولت.

5. توصيف ثلاثي الأبعاد للجمعيات بواسطة الميكروسكوب القوة الذرية (AFM)

  1. إعداد عينة للتحليل فؤاد باستخدام الإجراء الموضح في الفقرة 3.1.
  2. تحليل العينة على الزجاج باستخدام أداة فؤاد العمل في وضع AC. استخدام السيليكون الكابولي مع ربيع دائم من 3 نيوتن / متر وتردد الرنين من 75 كيلو هرتز.
  3. تبدأ من خلال مسح مساحة واسعة من الشبكة، من أجل العثور على هيكل المرجوة. ثم التركيز على منطقة صغيرة محددة ومسحها ضوئيا (كان حجم 2.5 ميكرون مسح × 2.5 ميكرون للصورة المضمنة في هذه المخطوطة).

6. توصيف هيكل الثانوي بواسطة FT-IR

  1. تطبيق قطرة 30 ميكرولتر من الحل الببتيدات إلى نافذة الكاف 2.
  2. يسمح الحل لتجف في RT.
  3. امتزاز الماء في الطيف تحت الحمراء هي في 1،650 سم -1.هذا هو الذروة في وسط أميد أنا عصابة من السندات الببتيد. وإنما هو أيضا ذروة نموذجية لهياكل α حلزونية من الببتيدات والبروتينات 47. من أجل التغلب على هذه المشكلة وتجنب إشارة من الماء، يجب إجراء تبادل الهيدروجين إلى الديوتيريوم. وضع قطرة من أكسيد الديوتيريوم (D 2 O) على عينة الببتيد المجففة. ينبغي أن يكون انخفاض كبير بما يكفي لتغطية تماما إيداع الببتيد على النافذة.
  4. السماح للعينة لتجف تحت فراغ.
  5. كرر الخطوات من 6.3 و 6.4 2X لضمان أقصى قدر من تبادل الهيدروجين إلى الديوتيريوم. حفظ العينة تحت فراغ حتى تحليله.
  6. تسجيل أطياف FT-IR باستخدام كبريتات triglycine بالديوتيريوم (DTGS) كاشف. يشمل نظام FT-IR مولد الغاز تطهير، وذلك لمنع الرطوبة في محيط العينة. للحصول على عينات من الببتيدات القصير، فمن الأفضل أن تفحص العينة 2،000 x في القرار من 4 سم -1. يمكن تحديد الحد الأدنى من القيم النفاذية من قبل مازودت ftware مع الصك.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وتصف هذه الورقة طريقة لتشكيل هياكل أمر في مقياس النانو وميكرومتر من التجميع الذاتي من الببتيدات. من أجل إثبات هذه العملية بسيطة نقدم وتميز coassembly اثنين من الببتيدات العطرية بسيطة (الشكل 1). واحد من الببتيدات هي NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH (diphenylalanine) الببتيد، والتي يمكن تجميع الذاتي في محلول مائي في الهياكل الأنبوبية جوفاء ذات أبعاد نانومترية 7. الببتيد الآخر هو التماثلية لها بوك المحمية، بوك، الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH. هذا الببتيد يمكن أن تشكل الهياكل ييفي في المحاليل المائية والمجالس كروية في الإيثانول 17،46. افترضنا أن هذه الببتيدات أن coassemble إلى الهيكل الذي يجمع بين العنصرين المذكورة. باستخدام تحليل SEM، ونحن كشفت أن الببتيدات المخلوطة شكلت بنية التجمعات الكروية التي يبلغ قطرها عدة ميكرون متصلة بواسطة هياكل ممدود يبلغ قطرها بضعة hundrإد نانومتر (الشكل 2). نظرا لتشابه عالية في التشكل إلى سلاسل من الخرز، ونحن يطلق هذه الهياكل "القلائد الجزيئية". أظهر تحليل فؤاد من هذه الهياكل بشكل واضح ثلاثي الأبعاد ترتيبها (الشكل 3). بالإضافة إلى ذلك، أشار تحليل SEM من مناطق مختلفة من عينات مختلفة أن هذه العملية وقعت مع ارتفاع العائد (الشكل 2B).

قدم تحليل FT-IR معلومات عن هيكل الثانوي للجمعيات الببتيدات. أظهرت الطيف الامتصاصية من أميد أنا عصابة من المجالس التي شكلتها كروية الببتيد بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH (5 ملغ / مل، 50٪ من الإيثانول) لأميد وحيد أنا في ذروة 1،657 سم -1 يدل على أن الحلزون α التشكل. وأظهرت الهياكل الأنبوبية التي شكلتها الببتيد NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH (2 ملغ / مل، 50٪ من الإيثانول) قمتين مميزة، واحد على 1،613 سم -1 والآخر في 1،682 سم -1. ترتبط هذه القمم الطرافة ها β ورقة هيكل الثانوي. الطيف FT-IR من القلائد الجزيئية البيولوجية، التي شكلتها coassembly من الببتيدات اثنين، تختلف عن الاحالة لكل الببتيد الفردية لأنها تضم اثنين من القمم: ذروة واحدة على 1،653 سم -1 والتي تتطابق مع بنية الحلزون α وذروة أخرى في 1،684 سم -1 التي تتصل β-بدوره التشكل (الشكل 4) 48. الفرق بين الأطياف المختلفة يشير إلى وجود بنية فريدة من نوعها لقلائد الجزيئية البيولوجية.

الشكل 1
الشكل 1. Coassembly من الببتيدات NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH-الفنيل ألانين وبوك الفنيل ألانين-OH-. توضيح تخطيطي لعملية coassembly.

في "FO: SRC =" / files/ftp_upload/50946/50946fig2highres.jpg "سرك =" / files/ftp_upload/50946/50946fig2.jpg "/>
الشكل 2. الإلكترون المجهري للتحليل الجزيئي القلائد؛ A) وباء) الميكروسكوب SEM؛ C) وصورة مجهرية TEM.

الرقم 3
الرقم 3. ثلاثي الأبعاد فؤاد صورة تضاريس القلائد الجزيئية.

الرقم 4
الشكل 4. تحليل FT-IR الهياكل الذاتي تجميعها مختلفة. الطيف FT-IR تم الحصول عليها من عينة من المجالات التي شكلتها بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH (الحمراء)، وو الهياكل الأنبوبيةormed بواسطة NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH (الأخضر) والقلائد الجزيئية التي شكلتها coassembly من هذه الببتيدات اثنين (البنفسجية).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

باختصار، يوضح هذه الورقة سهولة في المجالس التي القائم على الببتيد يمكن تشكيلها في المختبر. وتنطوي العملية على الببتيدات والمذيبات المتاحة تجاريا، ويحدث عفويا في ظل الظروف المحيطة، على إضافة المذيبات القطبية إلى أنبوب الاختبار. لا بد من استخدام HFP كمذيب من الببتيدات، وذلك بسبب ذوبان منخفضة من الببتيدات في المذيبات العضوية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، ويرجع ذلك إلى ارتفاع معدل التذبذب في HFP فمن الضروري إعداد محلول المخزون الطازجة لكل تجربة. وعلاوة على ذلك، يجب أن يكون حجم محلول المخزون أعلى من 10 ميكرولتر ونقل الببتيد الذائبة في المذيبات القطبية (الماء) وينبغي أن يتم بسرعة.

تجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة لانذياب والتجميع الذاتي من الببتيد هو نهج واحد ممكن، وتستخدم عادة لهذه الببتيدات العطرية. المناهج الأخرى، ومع ذلك، ممكنة. بالإضافة إلى ذلك، تركيز solut الأسهم ايون من الببتيد في HFP عالية في هذه التجارب من أجل تقليل تركيز HFP في الحل النهائي.

يقدم هذا المخطوط أيضا بعض التقنيات الرئيسية لتوصيف هياكل القائم على الببتيد، مثل فؤاد، TEM، ووزارة شؤون المرأة، وFT-IR. باستخدام تقنيات المجهر أنه من الممكن الحصول على معلومات عن التشكل من التجمعات. منذ أبعاد هذه التجميعات تتراوح بين مئات نانومتر إلى عدة ميكرون، فإنه يكفي لاستخدام المجهر الإلكتروني لتوصيف القياسية الخاصة بهم. أن المجاهر فائقة عالية الدقة يكون مفيدا للهياكل التي هي أقل من 100 نانومتر في القطر وعندما تريد التصوير بدون طلاء موصل (مثل الذهب). في بعض الحالات، قد تحدث تقاضي الهياكل التي كتبها شعاع الالكترون من المجهر الالكتروني ويرجع ذلك إلى الطبيعة العضوية للهيكل. وهذا يمكن أن تحل عن طريق خفض الجهد من نظام التشغيل.

ر "> تحليل إضافية، FT-IR الطيفي، هو وسيلة القرار المتوسطة التي توفر معلومات عن هيكل الثانوي من التجمعات. وفي هذا المخطوط، وأجريت القياسات على عينات الجافة، ومع ذلك فمن الممكن لدراسة بنية المجالس في الحل تدريجيا باستخدام خلية السوائل.

أخذت معا، فإن النهج قدمت هنا للحصول على التجميع الذاتي من الببتيدات يمكن تكييفها لفئات أخرى من الببتيدات، وربما يؤدي إلى فهم أفضل للقوات والتفاعلات خلال العملية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمكن أن يؤدي أيضا إلى تشكيل جمعيات الجزيئية البيولوجية الجديدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل من قبل ماري كوري الدولية إعادة الإدماج غرانت والمؤسسة الألمانية لإسرائيل. نحن نعترف السيد يائير Razvag لتحليل فؤاد.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rajagopal, K., Schneider, J. P. Self-assembling peptides and proteins for nanotechnological applications. Curr. Opin. Struc. Biol. 14, 480-486 (2004).
  2. Ulijn, R. V., Smith, A. M. Designing peptide based nanomaterials. Chem. Soc. Rev. 37, 664-675 (2008).
  3. Bong, D. T., Clark, T. D., Granja, J. R., Ghadiri, M. R. Self-assembling organic nanotubes. Angew. Chem. Int. Ed. 40, 988-1011 (2001).
  4. Vauthey, S., Santoso, S., Gong, H. Y., Watson, N., Zhang, S. G. Molecular self-assembly of surfactant-like peptides to form nanotubes and nanovesicles. P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 5355-5360 (2002).
  5. Matsui, H., Gologan, B. Crystalline glycylglycine bolaamphiphile tubules and their pH-sensitive structural transformation. J. Phys. Chem. B. 104, 3383-3386 (2000).
  6. Hartgerink, J. D., Beniash, E., Stupp, S. I. Self-assembly and mineralization of peptide-amphiphile nanofibers. Science. 294, 1684-1688 (2001).
  7. Reches, M., Gazit, E. Casting metal nanowires within discrete self-assembled peptide nanotubes. Science. 300, 625-627 (2003).
  8. Reches, M., Gazit, E. Molecular self-assembly of peptide nanostructures: mechanism of association and potential uses. Curr. Nanosci. 2, 105-111 (2006).
  9. Yuran, S., Razvag, Y., Reches, M. Coassembly of Aromatic Dipeptides into Biomolecular Necklaces. ACS Nano. 6, 9559-9566 (2012).
  10. Zhang, S. G. Emerging biological materials through molecular self-assembly. Biotechnol. Adv. 20, 321-339 (2002).
  11. Zhang, S. G. Fabrication of novel biomaterials through molecular self-assembly. Nat. Biotechnol. 21, 1171-1178 (2003).
  12. Hartgerink, J. D., Granja, J. R., Milligan, R. A., Ghadiri, M. R. Self-assembling peptide nanotubes. J. Am. Chem. Soc. 118, 43-50 (1996).
  13. Holmes, T. C., et al. Extensive neurite outgrowth and active synapse formation on self-assembling peptide scaffolds. P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 6728-6733 (2000).
  14. Santoso, S., Hwang, W., Hartman, H., Zhang, S. G. Self-assembly of surfactant-like peptides with variable glycine tails to form nanotubes and nanovesicles. Nano Lett. 2, 687-691 (2002).
  15. Bellomo, E. G., Wyrsta, M. D., Pakstis, L., Pochan, D. J., Deming, T. J. Stimuli-responsive polypeptide vesicles by conformation-specific assembly. Nat. Mater. 3, 244-248 (2004).
  16. Reches, M., Gazit, E. Formation of closed-cage nanostructures by self-assembly of aromatic dipeptides. Nano Lett. 4, 581-585 (2004).
  17. Reches, M., Gazit, E. Self-assembly of peptide nanotubes and amyloid-like structures by charged-termini-capped diphenylalanine peptide analogues. Isr. J. Chem. 45, 363-371 (2005).
  18. Park, J., Kahng, B., Kamm, R. D., Hwang, W. Atomistic simulation approach to a continuum description of self-assembled beta-sheet filaments. Biophys. J. 90, 2510-2524 (2006).
  19. Yan, X., et al. Reversible transitions between peptide nanotubes and vesicle-like structures including theoretical modeling studies. ChemEur. J. 14, 5974-5980 (2008).
  20. Yan, X., et al. Transition of cationic dipeptide nanotubes into vesicles and oligonucleotide delivery. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 2431-2434 (2007).
  21. Burkoth, T. S., et al. Structure of the beta-amyloid (10-35) fibril. J. Am. Chem. Soc. 122 (10-35), 7883-7889 (2000).
  22. Aggeli, A., et al. Hierarchical self-assembly of chiral rod-like molecules as a model for peptide beta-sheet tapes, ribbons, fibrils, and fibers. P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11857-11862 (2001).
  23. Hamley, I. W. Peptide fibrillization. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 8128-8147 (2007).
  24. Maji, S. K., Haldar, D., Drew, M. G. B., Banerjee, A., Das, A. K. Self-assembly of beta-turn forming synthetic tripeptides into supramolecular beta-sheets and amyloid-like fibrils in the solid state. Tetrahedron. 60, 3251-3259 (2004).
  25. Jahn, T. R., Parker, M. J., Homans, S. W., Radford, S. E. Amyloid formation under physiological conditions proceeds via a native-like folding intermediate. Nat. Struct. Mol. Biol. 13, 195-201 (2006).
  26. Shimada, T., Sakamoto, N., Motokawa, R., Koizumi, S., Tirrell, M. Self-assembly process of peptide amphiphile worm-like micelles. J. Phys. Chem. B. 116, 240-243 (2012).
  27. Sedman, V. L., et al. Surface-templated fibril growth of peptide fragments from the shaft domain of the adenovirus fibre protein. Protein Pept. Lett. 18, 268-274 (2011).
  28. Choi, S. -j, et al. Differential self-assembly behaviors of cyclic and linear peptides. Biomacromolecules. 13, 1991-1995 (2012).
  29. Ghosh, S., Reches, M., Gazit, E., Verma, S. Bioinspired design of nanocages by self-assembling triskelion peptide elements. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 2002-2004 (2007).
  30. Li, L. C., et al. Self-assembling nanotubes consisting of rigid cyclic gamma-peptides. Adv. Funct. Mater. 22, 3051-3056 (2012).
  31. Krysmann, M. J., et al. Self-assembly of peptide nanotubes in an organic solvent. Langmuir. 24, 8158-8162 (2008).
  32. Segman-Magidovich, S., et al. Sheet-like assemblies of charged amphiphilic alpha/beta-peptides at the air-water interface. ChemEur. J. 17, 14857-14866 (2011).
  33. Jayawarna, V., et al. Nanostructured hydrogels for three-dimensional cell culture through self-assembly of fluorenylmethoxycarbonyl-dipeptides. Adv. Mater. 18, 611-614 (2006).
  34. Mahler, A., Reches, M., Rechter, M., Cohen, S., Gazit, E. Rigid, self-assembled hydrogel composed of a modified aromatic dipeptide. Adv. Mater. 18, 1365-1368 (2006).
  35. Ryan, D. M., Doran, T. M., Anderson, S. B., Nilsson, B. L. Effect of C-terminal modification on the self-assembly and hydrogelation of fluorinated Fmoc-Phe derivatives. Langmuir. 27, 4029-4039 (2011).
  36. Jung, J. P., Gasiorowski, J. Z., Collier, J. H. Fibrillar peptide gels in biotechnology and biomedicine. Biopolymers. 94, 49-59 (2010).
  37. Xing, B. G., et al. Hydrophobic interaction and hydrogen bonding cooperatively confer a vancomycin hydrogel: A potential candidate for biomaterials. J. Am. Chem. Soc. 124, 14846-14847 (2002).
  38. Gore, T., Dori, Y., Talmon, Y., Tirrell, M., Bianco-Peled, H. Self-assembly of model collagen peptide amphiphiles. Langmuir. 17, 5352-5360 (2001).
  39. Ashkenasy, N., Horne, W. S., Ghadiri, M. R. Design of self-assembling peptide nanotubes with delocalized electronic states. Small. 2, 99-102 (2006).
  40. Mizrahi, M., Zakrassov, A., Lerner-Yardeni, J., Ashkenasy, N. Charge transport in vertically aligned, self-assembled peptide nanotube junctions. Nanoscale. 4, 518-524 (2012).
  41. Ryu, J., Lim, S. Y., Park, C. B. Photoluminescent peptide nanotubles. Adv. Mater. 21, 1577-1581 (2009).
  42. Ryu, J., Kim, S. -W., Kang, K., Park, C. B. Synthesis of diphenylalanine/cobalt oxide hybrid nanowires and their application to energy storage. ACS Nano. 4, 159-164 (2010).
  43. Yan, X., Zhu, P., Li, J. Self-assembly and application of diphenylalanine-based nanostructures. Chem. Soc. Rev. 39, 1877-1890 (2010).
  44. Amdursky, N., et al. Blue luminescence based on quantum confinement at peptide nanotubes. Nano Lett. 9, 3111-3115 (2009).
  45. Maity, S., Jana, P., Maity, S. K., Haldar, D. Mesoporous vesicles from supramolecular helical peptide as drug carrier. Soft Matter. 7, 10174-10181 (2011).
  46. Adler-Abramovich, L., et al. Self-assembled organic nanostructures with metallic-like stiffness. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 9939-9942 (2010).
  47. Pelton, J. T., McLean, L. R. Spectroscopic methods for analysis of protein secondary structure. Anal. Biochem. 277, 167-176 (2000).
  48. Haris, P. I., Chapman, D. The conformational analysis of peptides using fourier-transform IR spectroscopy. Biopolymers. 37, 251-263 (1995).

Tags

الكيمياء، العدد 81، المواد (عام)، التجميع الذاتي، الببتيدات، diphenylalanine، والتفاعلات atomatic، coassembly، والاعتراف الجزيئي
تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yuran, S., Reches, M. Formation of… More

Yuran, S., Reches, M. Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides. J. Vis. Exp. (81), e50946, doi:10.3791/50946 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter