Angew. Chem. :可逆转化型富含二硫键多肽水凝胶

  • A+

二硫键的形成是一种常见的蛋白质氧化折叠策略,其通常会增加蛋白骨架的刚性,提高蛋白水解稳定性,降低构象灵活度。因此,二硫键对许多天然蛋白质和活性多肽的构象形成及功能起到至关重要的作用。水凝胶是一种高度水合并具有三维网络结构的固态凝胶,具有类细胞外基质特性和优良的药物负载潜力。水凝胶依据构成组分可分为合成聚合物凝胶和天然衍生聚合物凝胶,其中多肽自组装水凝胶作为天然衍生聚合物凝胶的一类,因其既拥有水凝胶的相关优点又具备多肽优良生物相容性的特性,被认为是一种富有潜力的生物医学材料而受到科学家的青睐。尽管利用二硫键对多肽进行构象约束已经得到了广泛研究,但是很少有工作将其应用于调控多肽自组装。



1

近日湖南大学史俊峰教授团队开发了一种氧化还原响应型富含二硫键自组装多肽,利用巯基与二硫键之间可逆的氧化还原反应使多肽具备可控的构象转变能力,从而实现多肽水凝胶与溶液的可逆转化。

2

作者设计开发了一条具有的β转角基序(YPGS)的多肽(氨基酸序列为GCE(Pen)YPGSCK(Pen)GW,下称R1),其初始状态为线性肽并以单分子状态存在于溶液中。在氧化条件下,R1氧化成环(O1)并实现自组装进而形成水凝胶。作者通过CD光谱,TEM,流变测试等手段证实R1不能形成水凝胶而O1可以自组装形成水凝胶,并且O1水凝胶具有一定的机械强度和良好的抗酶解能力,同时R1至O1的构象转变具有可逆性和可重复性。通过增减、突变氨基酸策略设计了R2至R5,分别证明了端基色氨酸带来的π-π共轭效应对目标肽形成水凝胶至关重要,且两对二硫键对于目标肽形成β折叠结构起到关键作用。综上,共同验证了序列设计的科学性和合理性。此外,作者及其合作者利用分子模拟可视化了目标肽构象转变的微观机制。值得一提的是,目标肽形成的超分子水凝胶具有良好的蛋白水解稳定性和优良的生物相容性,并且在可控释放抗癌药物的应用上表现出巨大潜力。

7

总之,在该工作中,史俊峰教授团队首次利用多个二硫键控制多肽构象转变并使其自组装形成水凝胶,为药物递送和组织工程等生物医学领域提供了一种富有潜力的多肽水凝胶材料,同时为设计多肽药物及自组装多肽水凝胶提供了一种新思路。

文信息

Redox-Regulated Conformational Change of Disulfide-Rich Assembling Peptides

Dr. Huilei Dong, Mingshui Wang, Shihui Fan, Prof. Chuanliu Wu, Prof. Chunhui Zhang, Dr. Xia Wu, Dr. Bin Xue, Prof. Yi Cao, Prof. Junjie Deng, Prof. Dan Yuan, Prof. Junfeng Shi


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202212829




weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论: