Биополимеры вдохновляют новую волну биотехнологий
Пептиды — короткие цепочки аминокислот — играют ключевую роль во многих биологических процессах, включая транспорт кислорода и электронов. Они же становятся основой для новых биотехнологий.
Исследователи разработали синтетический пептид, который самособирается в нановолокна, проводящие электричество в комбинации с гемом. Гем — это вещество, которое в природе помогает белкам переносить электроны.
Учёные выяснили, как на электропроводность пептидных нановолокон влияют длина аминокислотной последовательности и идентичность аминокислот в пептиде. Эти структурные параметры определяют функцию пептидов в природе и их потенциал для биотехнологий. Исследование опубликовано в журнале Nanoscale в июне 2022 года.
Результаты и потенциал
Результаты помогают целенаправленно создавать пептидные сборки, которые:
- Формируют нановолокна.
- Переносят электроны на большие расстояния.
Это открывает перспективы для применения в:
- Медицинских устройствах.
- Биосенсорах для широкого спектра задач.
- Робототехнике.
- Разработке новых ферментов для производства медицинских и бытовых продуктов.
Методология исследования
Учёные из Центра наноразмерных материалов Аргоннской национальной лаборатории исследовали серию пептидов PA-(Kx)n (обозначаемых как PA-Kxn), которые самособираются в одномерные (1D) слоистые наноструктуры.
- PA — это c16-AH (модифицированный аланин A и гистидин H).
- K — лизин.
- n — длина повторяющейся последовательности (1–4).
- x — гидрофобная аминокислота: лейцин (L), изолейцин (I) или фенилаланин (F).
Команда определила, как длина последовательности (n) и тип гидрофобной аминокислоты влияют на:
- Сродство связывания гема с предварительно собранными пептидами.
- Плотность гема.
- Электронные свойства.
Ключевые выводы
- Наибольшее сродство связывания с гемом показала пептидная сборка с длиной последовательности n=2.
- Полученные наносборки формировали упорядоченные массивы электроактивной молекулы гема.
- Все пептиды, кроме PA-KL1, образовывали нановолокна с высоким коэффициентом удлинения, независимо от длины и последовательности.
- Такие структуры обладают потенциалом в качестве супрамолекулярных биоэлектронных материалов для биомедицинского зондирования и создания ферментных материалов.