研究人员开发模仿天然抗体的拟肽纳米蛋白酶

长的有机分子称为pypopids自组装成水溶液表面上的分子膜。当这部电影被折叠成纳米片时，拟拟形肽的片段被推出到环中，最终装饰纳米液的表面。

来自伯克利实验室的一支研究人员开发了拟肽纳米片，模仿天然抗体的方式识别病毒和毒素。

从美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的研究人员中汲取了人类免疫系统的灵感已经创造了一种可以编程的新材料，以识别无尽的分子。新材料类似于微小的魔术贴，每个距离一百纳米。但是，这种分子魔术验魔术师的方式而不是保护您的运动鞋，而是通过天然抗体识别病毒和毒素的方式模仿，并且可能导致新的一类生物传感器。

“抗体具有一个非常有效的建筑设计：一个结构脚手架几乎保持不变，无论是蛇毒还是伴随着外国入侵者的常见感冒或无尽的变量功能环，”伯克利实验室的高级科学家Ron Zuckermann说分子铸造厂。“我们已经模仿了，在这里，有一根二维纳米柜脚手架，覆盖着小型功能环，如魔术贴。”

分子铸造的生物纳米结构设施的主任Zuckermann是关于报告这些结果的相应作者，其在ACS纳米中，标题为“用于分子识别的抗体 - 模拟拟拟肽纳米片”。同步作者是Gloria K. Olivier，Andrew Cho，Babak Sanii，Michael D. Connolly和Helen Tran。

Zuckermann的纳米片支架是从拟肽 - 合成的，生物启发的聚合物自组装，能够折叠成蛋白质的架构。与串上的珠子一样，每个拟肽分子是以特定图案排列的长链的小分子单元。在早期的工作中，Zuckermann表明某些简单的拟角肽可以将自己折叠成纳米薄片，只有几纳米厚度且跨尺寸相当于一毫米厚的塑料表，这是一个足球场的大小。

在伯克利实验室设计的抗体风格的“分子魔术师”可能导致一类新的生物传感器。研究人员从天然抗体（左）的建筑中占据了一种设计一种类似于微小的魔术贴（右）的新材料。

“纳米表形式的原因是因为它是直接编程的代码，”Zuckermann说。“在这种情况下，它允许是一个非常基本的程序，但它显示了如何只带来一点点序列信息：繁荣！你可以制作一个nanosheet。“

为了在纳米片上创建功能循环，研究人员将短分子段插入纳米片形成拟肽聚合物。当拟角拟合本身镶嵌成片材时，插入的区段被排除在折叠之外，而是在纳米片表面上推出。功能环可以被编程为选择性地结合某些酶或无机材料，这使得新材料具有化学传感和催化。

“这里的优势是我们能够以非常高的收益率制作这些材料，”博士后的研究员和纸上的铅作者Gloria Olivier说。“我们正在借用这种想法，将特定的单体序列系在一起，这是自然用来建立3D蛋白质结构，并将其施加到非天然材料的世界，以创造一个可以组装自己的真正有用的材料。”

研究人员通过创建具有不同组成，长度和密度的循环的纳米片来表现出它们的方法的灵活性;它们使纳米片挑选出溶液中的特定酶，引起可以用标准技术检测的化学变化，以及选择性地与金金属选择性结合的其他酶，种植金纳米颗粒和薄膜的生长。

“牙龈可以承受比肽，它们的对应于肽的骚扰条件非常令人满意，”奥利维尔说。“所以，如果你想建立一个可以在实验室之外拍摄的诊断装置，或者可以在存在蛋白酶等蛋白质的混合物中筛选生物标志物的装置，拟肽是一个很好的选择。”

超越令人兴奋的应用程序，Zuckermann指出，这项工作代表了将蛋白质折叠规则延伸到合成材料世界的重要一步。

Zuckermann说：“这就是我的整个研究计划在这里是关于：从生物学中发现的化学序列信息的丰富度学习，以创造新型的先进合成材料。我们真的只是开始划伤表面。“

该研究由DOE科学办公室和国防威胁减少机构资助。该作品在分子铸造厂进行了高级光源的支持，并在Argonne National实验室的高级光子源。

出版物：Gloria K. Olivier等人，“用于分子识别的抗体 - 模拟拟肽纳米片”，ACS Nano，2013,7（10），PP 9276-9286; DOI：10.1021 / NN403899Y.

图片：劳伦斯·伯克利国家实验室