清華新聞網(wǎng)2月21日電 近年來(lái)，生物啟發(fā)的可調(diào)控、多功能生物材料得到了迅速發(fā)展，各類(lèi)生物聚合物，包括多肽/蛋白質(zhì)以及多糖類(lèi)材料在生物粘合劑、傳感器以及藥物傳遞系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。類(lèi)彈性蛋白多肽（Elastin-like polypeptides，ELPs）就是依據(jù)天然彈性蛋白氨基酸序列設(shè)計(jì)合成的具有彈性蛋白特征的人工多肽，其氨基酸序列主要由五肽（Val-Pro-Gly-Xaa-Gly, VPGXG）重復(fù)單元串聯(lián)而成?；瘜W(xué)法合成高分子量的ELPs較為困難，且大規(guī)模生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)?；蛑亟M合成法應(yīng)用較多，且可在基因水平上精確控制其分子量、氨基酸序列、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而能夠精準(zhǔn)控制ELPs的生物功能，具有可大規(guī)模生產(chǎn)、成本低、產(chǎn)量高、易于純化等諸多優(yōu)點(diǎn)。
近期，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院彌勝利教授、孫偉教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種富含賴(lài)氨酸的類(lèi)彈性蛋白多肽，并通過(guò)化學(xué)法用甲基丙烯酸基團(tuán)對(duì)賴(lài)氨酸位點(diǎn)進(jìn)行共價(jià)修飾。賴(lài)氨酸作為一種強(qiáng)極性氨基酸，其在決定ELPs的結(jié)構(gòu)與功能方面起著重要作用。為了探究該修飾對(duì)ELPs的影響，研究者們首先對(duì)其相轉(zhuǎn)變過(guò)程進(jìn)行研究，結(jié)果表明隨著修飾度的提高，ELPs的相轉(zhuǎn)變溫度（Transition temperature, Tt）下降明顯。隨后通過(guò)分子建模與動(dòng)力學(xué)模擬的方法對(duì)修飾前后ELPs的構(gòu)象以及溫度誘導(dǎo)的構(gòu)象變化進(jìn)行表征，結(jié)果顯示甲基丙烯酸基團(tuán)的修飾增加了賴(lài)氨酸位點(diǎn)的疏水性相互作用，并促進(jìn)了溫度誘導(dǎo)的蛋白結(jié)構(gòu)收縮過(guò)程。除了以上變化外，甲基丙烯酸基團(tuán)的修飾使得ELPs具備了光交聯(lián)能力，其產(chǎn)生的光交聯(lián)水凝膠可作為一種新型粘附性生物材料應(yīng)用在組織工程中。該項(xiàng)工作為基于類(lèi)彈性蛋白多肽的生物材料設(shè)計(jì)、分子建模、制造和應(yīng)用提供了一定借鑒，為仿生類(lèi)生物材料和組織工程帶來(lái)了新的選擇。
圖1.類(lèi)彈性蛋白多肽的設(shè)計(jì)與修飾及其相關(guān)應(yīng)用
圖2.類(lèi)彈性蛋白多肽修飾前后的分子建模及動(dòng)力學(xué)模擬分析
相關(guān)成果近期發(fā)表在國(guó)際化工領(lǐng)域知名期刊《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal），題為“基于類(lèi)彈性蛋白多肽智能聚合物水凝膠的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究”（Design of functional hydrogels using smart polymer based onelastin-like polypeptides）。
本論文第一作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后郭鐘偉，共同第一作者為博士生徐圓圓、董麗娜。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院彌勝利教授和加州大學(xué)伯克利分校李承武（Seung-Wuk Lee）教授為本文通訊作者。該研究得到了深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135155
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：呂婷
