Эта статья описывает формирование высокоупорядоченных на основе пептидов структур по стихийного процесса самосборки. Метод использует имеющиеся в продаже пептиды и общего лабораторного оборудования. Этот метод может быть применен к большому разнообразию пептидов и может привести к обнаружению новых основе пептидов сборок.
В природе, сложные функциональные структуры образованы самосборки биомолекул в мягких условиях. Понимание силы, которые управляют самосборки и имитировать этот процесс в пробирке будет привести к значительным достижениям в области материаловедения и нанотехнологий. Среди доступных биологический строительных блоков, пептиды имеют ряд преимуществ, как они представляют значительную разнообразие, их синтез в больших масштабах проста, и они могут быть легко изменены с биологических и химических образований 1,2. Несколько классов, предназначенных пептидов, таких как циклические пептиды, амфифильные пептиды и конъюгаты пептида самосборке в упорядоченные структуры в растворе. Homoaromatic дипептиды, представляют собой класс коротких самособирающихся пептидов, которые содержат всю молекулярную информацию, необходимую для формирования упорядоченные структуры, такие как нанотрубки, сфер и фибрилл 3-8. Большое разнообразие этих пептидов является коммерчески доступным.
<pкласс = "jove_content"> Эта статья представляет собой процедуру, которая приводит к образованию упорядоченных структур со стороны самосборки homoaromatic пептидов. Протокол требует только коммерческие реагенты и основной лабораторное оборудование. Кроме того, в документе описываются некоторые из методов, доступных для характеристики на основе пептидов сборок. Эти методы включают электронной и атомно-силовой микроскопии и ИК-Фурье спектроскопии (FT-IR). Кроме того, рукопись демонстрирует смешение пептидов (coassembly) и формирование «бусины на нитке", как структуры по этому процессу. 9 Протоколы представленные здесь могут быть адаптированы к другим классам пептидов или биологическая строительных блоков и потенциально может привести к открытию новых пептидных структур на основе и лучше контролировать их сборки.Природа формы заказаны и функциональных структур в процессе биомолекулярной самостоятельной сборки. Понимание силы, которые управляют этой стихийный процесс может привести к способности имитировать самосборки в пробирке и, следовательно, к значительному прогрессу в области материаловедения 10,11. Пептиды, в частности, весьма перспективны в качестве биомолекул строительного блока, так как они представляют большой структурное разнообразие, простоту химического синтеза, и может быть легко функционализированных биологических и химических образований. Поле пептидной самосборки был впервые Гадири и его коллег, которые продемонстрировали самосборки пептидных нанотрубок циклических пептидов с чередующимися D-и L-аминокислоты 12. Другие успешные подходы к проектированию пептидных сборок включают линейные bolaamphiphile пептиды 5, амфифилы (AP) 6, несопряженные самодополнительных ионные пептиды 13, поверхностно-как пептиды <suр> 4,14, и диблочный copolypeptides 15.
В последнее время подход включает самосборки коротких ароматических пептидов, называется homoaromatic дипептиды. Эти пептиды содержат только две аминокислоты с ароматический характер (например Phe-Phe, трет-бутилдикарбоната (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21. Структуры, образованные этими homoaromatic пептидов включают трубчатые структуры, сферы, листообразных узлов и волокон 6,8,15,21-32. Волокна в некоторых случаях генерировать фибрилл сетку, который дает гидрогель 33-37. Эти сборки были использованы для применений биодатчиков, доставки лекарств, молекулярной электроники и т.д.. 38-45
Эта статья описывает экспериментальные шаги, необходимые для того, чтобы начать спонтанное самосборки homoaromatic пептидов. Кроме того, он представляет процесс пептида coassembly. Этот процесс включает в самосборки более чем одного типа пептидамономер.
Наша демонстрация включает coassembly двух коммерчески доступных пептидов: дифенилаланин пептид (NH 2-Phe-Phe-COOH) и его Вос-защищенный аналог (Boc-Phe-Phe-OH). Каждый из пептидов объединяющаяся в надмолекулярной структурой: дифенилаланин пептидные форм трубчатые сборками и Вос-Phe-Phe-OH пептидные объединяющаяся в либо сфер или волокон в зависимости от растворителя 7,17,46. Мы смешал два пептида в определенных соотношениях и характеризуется приведенных сборок с помощью электронной микроскопии, силовой микроскопии и ИК-спектроскопии. Методы продемонстрировали формирование структуры на основе пептидов, которая состоит из сферических элементов с диаметром в несколько микрон (1-4 мкм), которые соединены удлиненных сборок с диаметром несколько сотен нанометров (~ 300-800 нм) . Сборки напоминают бисером строк в их морфологии, а сферические структуры, кажется, с резьбой наудлиненные сборки. Поэтому мы назвали эти сборки "биомолекулярные ожерелья". В "биомолекулярные ожерелья" может служить в качестве нового биоматериала, как доставки лекарств агента или в качестве каркаса для электронных приложений. Кроме того, процесс, который приводит к самосборке пептидов могут быть использованы с другими классами пептидов и биомолекул. Это может привести к лучшему пониманию сил, участвующих в самостоятельной сборки и формирования новых упорядоченных структур.
Таким образом, эта статья демонстрирует легкость, в котором на основе пептидов сборки могут быть сформированы в пробирке. Процесс включает в себя коммерчески доступные пептиды и растворители, и это происходит спонтанно в условиях окружающей среды, при добавлении полярном раствор…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Марии Кюри Международного реинтеграции Грант и Фондом немецко-Израиль. Мы признаем, г-Яир Razvag для анализа АСМ.
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 |