A pesquisa sobre automontagem biomolecular ajuda a revelar a função celular e a patogênese de doenças, e também fornece um meio eficaz para construir sistemas de materiais ecológicos verdes com funções únicas. Recentemente, uma equipe liderada pelo Prof. Yan Xuehai do Instituto de Engenharia de Processos (IPE) da Academia Chinesa de Ciências foi convidada para resumir seu progresso na automontagem de peptídeos (PSA) e mecanismos de processo multiescala.



O estudo, publicado em Accounts of Chemical Research , inclui a descoberta de estruturas desordenadas semelhantes a gotículas, a revelação de um novo mecanismo para a dessolvatação de PSA em várias etapas mediada pela separação de fases líquido-líquido (LLPS), o desenvolvimento de novos materiais de vidro sólido com desordem de longo alcance e o propôs direções principais para o projeto e desenvolvimento de materiais peptídicos de próxima geração.

A automontagem biomolecular na natureza gera funções biológicas únicas, como reconhecimento molecular e transdução de sinal através de estruturas supramoleculares ordenadas e desordenadas. Em comparação com estruturas ordenadas, as estruturas desordenadas geralmente existem na forma de estados metaestáveis ​​termodinâmicos, que são difíceis de observar devido à sua existência de curta duração.

Com pesquisas aprofundadas, os pesquisadores descobriram gradualmente algumas estruturas desordenadas, como gotículas condensadas ou vidro. No entanto, como controlar com precisão o processo de automontagem, especialmente para garantir a estabilidade e integridade de estruturas desordenadas, continua a ser um grande desafio no domínio da PSA.

Pesquisadores do IPE têm trabalhado na pesquisa de automontagem biomolecular, mecanismos de processos multiescala e aplicações biomédicas. Com base em trabalhos anteriores, desenvolveram novos métodos para regular o processo PSA para a construção de estruturas ordenadas e suas aplicações funcionais.

Focando nas estruturas desordenadas semelhantes a gotículas que ocorrem transitoriamente, eles revelaram que o processo PSA é um processo de dessolvatação em múltiplas etapas mediado por LLPS, bem como a modulação das gotículas metaestáveis ​​para obter estruturas ordenadas com diferentes morfologias e funções.

Além disso, os pesquisadores descobriram estruturas de vidro sólido desordenadas de longo alcance e as vantagens de desempenho da degradabilidade e processabilidade, que oferecem novas oportunidades para o desenvolvimento de novos dispositivos implantáveis ​​e sistemas de administração de medicamentos.

Estruturas desordenadas automontadas de peptídeos ainda precisam ser exploradas, como o uso de simulação computacional para prever estruturas desordenadas e o uso de imagens in situ e técnicas de rastreamento para revelar as propriedades de estruturas desordenadas. A pesquisa e o desenvolvimento contínuos do PSA, do ordenado ao desordenado, fornecem orientação para a regulação precisa de estruturas desordenadas e aplicações funcionais.

O estudo de aminoácidos e peptídeos formando coacervados através do LLPS fornece um método para o desenvolvimento de células primitivas biomiméticas, o que nos ajuda a compreender o processo de evolução biológica e a patogênese de algumas doenças. E espera-se que as estruturas de vidro desordenadas sejam amplamente utilizadas em campos biomédicos, como distribuição de medicamentos e dispositivos processáveis, como dispositivos vestíveis, devido à sua boa biodegradabilidade, processabilidade e respeito ao meio ambiente.

Mais informações: Rui Chang et al, Peptide Self-assembly:From Ordered to Disordered, Contas de Pesquisa Química (2024). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00592
Informações do diário: Relatos de Pesquisa Química

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