Moléculas peptídicas e heme desordenadas em solução (esquerda) são transformadas em uma nanoestrutura ordenada unidimensional (1D) automontada (centro) que suporta o fluxo de elétrons, conforme visualizado pela Microscopia de Força Atômica (direita). Crédito:Laboratório Nacional Argonne Moléculas biológicas chamadas peptídeos desempenham um papel fundamental em muitas atividades biológicas, incluindo o transporte de oxigênio e elétrons. Os peptídeos consistem em cadeias curtas de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas. Eles também são a inspiração para novos tipos de biotecnologia.
Os pesquisadores estão desenvolvendo uma forma sintética de um peptídeo que se automonta em fibras em nanoescala que conduzem eletricidade quando combinadas com heme. Heme é uma substância que ajuda as proteínas da natureza a mover elétrons de um lugar para outro.
Os pesquisadores determinaram como a condutividade elétrica de suas nanofibras peptídicas foi afetada pelo comprimento da sequência de aminoácidos no peptídeo e sua identidade
Os parâmetros estruturais dos peptídeos na natureza determinam sua função e sua promessa para a biotecnologia. Esses parâmetros incluem o comprimento da sequência – o comprimento dos segmentos peptídicos que constituem cadeias peptídicas completas. Eles também incluem como alguns aminoácidos são organizados em um peptídeo. A pesquisa foi publicada na revista Nanoscale em junho de 2022.
Os resultados deste estudo ajudam os pesquisadores a projetar conjuntos de peptídeos que formam fibras em nanoescala e transportam elétrons por longas distâncias, o que poderia tornar essas fibras úteis em dispositivos médicos, biossensores para uma ampla gama de aplicações e robótica. Eles também são promissores no desenvolvimento de novas enzimas, que as empresas usam para fabricar e melhorar produtos como produtos de uso médico e de limpeza doméstica.
Os campos de pesquisa em materiais e bioquímica exploram nanoestruturas de proteínas e peptídeos encontradas na natureza. Essas nanoestruturas mostram-se muito promissoras como materiais bioeletrônicos. O desenvolvimento de um análogo sintético capaz de formar nanoestruturas unidimensionais (1D) melhoraria muito a compreensão dos cientistas sobre o sistema natural e forneceria uma plataforma para o desenvolvimento de novos materiais.
Pesquisadores do Centro de Materiais em Nanoescala do Laboratório Nacional de Argonne investigaram uma série de peptídeos que se automontam em nanoestruturas em camadas 1D. Os peptídeos PA-(Kx)n são denotados simplesmente como PA-Kxn, onde PA é c16-AH com c16-A sendo alanina modificada (A) e H é histidina, K é lisina, n é o comprimento de repetição da sequência (1– 4), e x é o aminoácido leucina (L), isoleucina (I) ou fenilalanina (F).
A equipe determinou como o comprimento da sequência peptídica (n) e a identidade do aminoácido hidrofóbico afetam fatores-chave:a afinidade de ligação do heme aos peptídeos pré-montados, a densidade do heme e as propriedades eletrônicas.
Com um comprimento de sequência de 2, o conjunto peptídico produziu a maior afinidade de ligação. Os conjuntos em nanoescala resultantes produziram arranjos ordenados da molécula eletroativa heme. Todos os peptídeos, com exceção do PA-KL1, tinham nanofibras com uma proporção de aspecto longa, independentemente do comprimento e da sequência da unidade repetida. Tais estruturas têm utilidade potencial como materiais bioeletrônicos supramoleculares úteis em detecção biomédica e no desenvolvimento de materiais enzimáticos.
Mais informações: H. Christopher Fry et al, Projetando conjuntos anfifílicos de peptídeos multiheme 1D que lembram sistemas naturais, Nanoescala (2022). DOI:10.1039/D2NR00473A Informações do diário: Nanoescala
