Дизайнерские пептоиды имитируют природные спирали

Белки могут собираться в строго определённые формы, что определяет их функцию. Понимание того, как они собираются и откуда возникает их форма, важно для таких приложений, как доставка лекарств, диагностика и терапия.

В исследованиях, опубликованных в Nature Communications и Angewandte Chemie, учёные из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) под руководством Чун-Лонга Чена исследовали, как управлять этими формами, создавая материалы на основе пептоидов — белкоподобных молекул.

«Пептоиды имеют потенциал для использования в различных областях, — сказал Чен. — На основе их собранных форм и других свойств можно разрабатывать пептоиды как агенты доставки лекарств или искусственные ферменты».

Контроль «хиральности» спирали

Совместно с рядом университетов команда разработала пептоидные сборки с точными формами. Эксперимент был направлен на управление «рукостью» (хиральностью) спирали. Спирали могут быть «левыми» или «правыми» в зависимости от направления закручивания.

«Рукость чрезвычайно важна при разработке специализированных молекул, например, лекарств, — отметил Чен. — Её понимание и контроль могут дать представление о таких процессах, как сборка белков».

В природе большинство белковых спиралей — левые. Ранее методы синтеза пептоидов давали смесь левых и правых спиралей. Команда Чена обнаружила способ контролировать хиральность пептоидной спирали, манипулируя последовательностью боковых цепей пептоидов.

Создание трёхмерных наноструктур

В другом исследовании, расширяя предыдущие работы с двумерными структурами, команда успешно разработала трёхмерную спиральную наноструктуру.

Они наблюдали, что включение специальных «функциональных групп» атомов в последовательности пептоидов позволяет создавать структуры со специальными функциями — подобно белковым сборкам.

«Хотя это фундаментальное исследование, оно даёт нам дополнительные знания о том, как мы можем создавать более совершенные и точные материалы — подобные тем, что встречаются в природе — для конкретных применений», — сказал Чен.

В будущем команда надеется создать широкий спектр наноматериалов на основе пептоидов для различных приложений. Контроль формы пептоидов, описанный в их работах, — это только первый шаг.