一個研究小組已經(jīng)證實，可以對兩層納米纖維進行工程改造，這些納米纖維由一排有序的交替肽組成，并且還確定了使這些肽自動組裝成這種模式的原因。這一基本發(fā)現(xiàn)增加了制造具有各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的量身定制的“ ABAB”肽納米纖維的可能性。

肽是小的蛋白質(zhì)，由氨基酸的短鏈組成。眾所周知，肽可以自組裝成由β-折疊構(gòu)成的納米纖維。但是，這種自組裝通常涉及同一分子的相同副本-分子A連接到另一個分子A。

這項新的工作不僅證明了交替的肽可以以ABAB模式產(chǎn)生這些β折疊，還證明了它為什么發(fā)生。

我們的團隊利用計算機模擬，核磁共振(NMR)觀察和實驗方法進行了這項工作，現(xiàn)在我們知道是什么驅(qū)動了這些交替肽結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。”

霍爾說：“這很重要，因為一旦您了解了為什么這些ABAB結(jié)構(gòu)中的肽會以這種方式表現(xiàn)，就可以開發(fā)出更多的肽。”

在這項研究中，研究人員研究了一對稱為CATCH(+)和CATCH(-)的肽。當引入溶液中時，這些肽連續(xù)排成一行，將兩種肽交替排列。肽還每納米纖維組裝成兩個β-折疊層。

該研究本身包括三個組成部分。佛羅里達大學(xué)的格雷格·休達拉(Greg Hudalla)的實驗室創(chuàng)建了這些肽段，促進了肽段β折疊的組裝，并進行了實驗工作，從而對該系統(tǒng)及其行為進行了概述。Hudalla是該論文的合著者，也是用友大學(xué)J. Crayton Pruitt家庭生物醫(yī)學(xué)工程系的副教授。

同時，佐治亞理工學(xué)院的Anant Paravastu團隊使用固態(tài)NMR來測量ABAB肽β-折疊中原子和分子的精確相對位置。帕拉瓦斯圖(Paravastu)是該論文的合著者，并且是佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子工程學(xué)院的副教授。

最后，北卡羅來納州立大學(xué)的Hall團隊進行了計算機模擬，以確定導(dǎo)致UF和Georgia Tech研究人員看到的行為的原因。

在指導(dǎo)交替肽結(jié)構(gòu)的組裝中似乎有多種作用。兩種肽中的一種帶負電，而第二種帶正電。由于正負相互吸引，而相同電荷的肽彼此排斥，因此導(dǎo)致鏈中肽的交替順序。

系統(tǒng)組織的另一個方面，即堆積，是受每種肽中氨基酸類型的驅(qū)動。具體而言，每個肽中的某些氨基酸是疏水的，而其他則是親水的。實際上，疏水性氨基酸想要彼此粘附，這導(dǎo)致在β-折疊中看到的兩層“堆積”效應(yīng)。

霍爾說：“重要的是要平衡不同的力量以產(chǎn)生目標結(jié)構(gòu)。” “如果任何一種分子力太強或太弱，分子可能永遠不會溶解于水中或無法識別其預(yù)期的配偶體。分子不是有序的納米結(jié)構(gòu)，而是可能形成亂七八糟的混亂，或者根本沒有結(jié)構(gòu)。 。”

Hudalla說：“我們對此很感興趣，因為它使我們了解了這些系統(tǒng)如何工作的基本本質(zhì)。” “我們不知道自然界中有什么類似的聯(lián)合裝配系統(tǒng)，類似于我們在此處制造的系統(tǒng)。

“共組裝的肽系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景，因為我們可以將蛋白質(zhì)連接到具有某些特定用途的A或B肽上。例如，我們可以創(chuàng)建一種肽支架，該支架可容納規(guī)則的一系列酶，這些酶可以發(fā)揮作用作為影響局部地區(qū)人體化學(xué)的催化劑。”

帕拉瓦斯圖說：“我們在這里制造的結(jié)構(gòu)令人印象深刻，但仍然不如我們在自然界中看到的生物結(jié)構(gòu)那么精確和復(fù)雜。” “出于同樣的原因，我們不知道包含這種交替肽結(jié)構(gòu)的天然結(jié)構(gòu)。這是一個好的開始。我們很高興看到它的去向。”

霍爾說：“如果不利用這個研究小組的不同專業(yè)領(lǐng)域，這項工作是不可能的。