纳米医学与生物治疗发现杂志
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抽象的

芳香族氨基酸纳米结构的结构分析

沙辛·乌亚弗

抽象的

自组装芳香氨基酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的循环已被复制，并被视为形成与某些罕见疾病和有机膜紊乱有关的原纤维样总量。纯净的框架及其组合被故意集中在稳定的温度下，并提供了自由能场景，描绘了与较低能量结构相关的聚集单体的高度和数量。与过去的一些工作相比，芳香氨基腐蚀性单体表现出以四重叠平衡协调的倾向。这种排列结构和其他排列结构的事件在较高温度下会增加。在较低温度下，我们的双混合复制品表明，不断扩大的色氨酸含量驱使收集循环远离特定纳米结构的排列，转向混乱的总量，这与纯色氨酸排列的探索性认识是一致的。这项工作从原子水平上理解了适用于包括人类感染在内的各种实际奇迹。

1 简介

尺寸在 1-100 nm 之间的增强颗粒聚集体通常被称为“纳米结构”。纳米结构在自然框架中非常普遍，具有明显的模型，包括蛋白质聚集、感染、脂质囊泡和细胞器。这些特征性的纳米结构是由亚原子自聚集产生的，是各种循环的隐藏系统，例如磷脂膜的形成、DNA双螺旋缔合、淀粉样原纤维的排列（功利性的和神经性的）等等。原子自聚集，奇异粒子（单体）通过各种非共价协作进行自主缔合，包括氢保持、静电迷恋、范德华力和芳香堆积，从而形成热力学稳定、符合要求、渐进的纳米结构。特别是，蛋白质的自我聚集在天然平台材料的排列中发挥着重要作用，为肌动蛋白细胞骨架、微管、感染和其他关键纳米结构提供了提升。一些明显可见的结构，例如皮肤中的胶原蛋白、指甲和头发中的角蛋白以及具有非凡机械性能的丝绸，也是由蛋白质结构单元制成的。

肽是蛋白质的片段，具有蛋白质的实用和辅助属性。由于这些结构块的天然生物相容性、组合的简单性、生物可降解性和可回收性，肽的自聚集已成为广泛研究的主题。应用“基础向上”方法，在亚原子（甚至核）水平上进行自聚集，允许设计具有有趣特性的生物材料，模拟自然框架的复杂性和测量。不同肽构建块的自我聚集产生了各种纳米结构形态，包括原纤维、纳米管、圆形、囊泡和水凝胶网格。这种纳米结构的组合具有从科学到纳米技术的各种应用。25 年前，Ghadiri 等人首次详细介绍了短肽排列的纳米结构，他们展示了通过环状八肽与旋转 L 和 D 氨基酸的自聚集而形成的纳米管结构。此后，在2003年，应用还原论方法，超短二肽二苯丙氨酸（Phe-Phe），它是Aβ的中心确认主题，被证明是由编码的氨基酸组成的肽缔合的最简单的结构块，塑造谨慎的纳米管。后来的研究证实，其他二肽，包括最简单的芳香二肽，二苯基甘氨酸，可以形成所需的聚集。沿着这些思路， 

2 氨基酸纳米结构

 

未经修饰和改变的氨基酸的自组装以形成谨慎的纳米结构最近已成为一个令人着迷的研究领域，并充满了可能的应用。有时，聚集在一起会形成纳米结构的捕获纤维状 3D 组织，它可以缠结可溶解的颗粒以形成实际的凝胶。在这里，我们对这些自聚集的纳米结构和物理凝胶提出了简要的看法。

 

2.1 自组装纳米结构

 

氨基酸自收集的纳米结构可以按其组成结构块进行划分，即 改变的和未改变的基于氨基腐蚀的结构块。改变氨基酸的自聚结构 1984 年，Onai 及其同事将 N-(2-羟基十二烷基) 氨基酸组合在一起，并发现在不稳定的天然溶剂中形成 N-(2-羟基十二烷基) 缬氨酸形状的链，从而引入了调整氨基酸的自聚集结构(CH3)2CO或二乙醚)具有由缬氨酸的手性修饰的螺旋性。亮氨酸 (Leu) 和丙氨酸 (Ala) 具有类似的特性，而色氨酸 (Trp) 子公司则没有表现出螺旋纤维排列。后来发现，N-酰基-L-天冬氨酸（CnAsp，n=12-18）可以在中等 pH 值和低温下在流体排列中形成凝胶状总量。这些聚集体的形态从囊泡转变为螺旋丝，具体取决于烃链的长度以及排列的 pH 值。同样可以看出，C12Glu 没有形成细丝，而 C12Ala 聚集成圆形且空心的链，没有螺旋性。

 

2.2 水凝胶

 

同样，单个氨基酸也被证明可以构建纳米结构的 3D 组织，这些纳米结构可以捕获可溶解的原子，形成超分子凝胶。在本节中，我们将讨论设置这些凝胶的各种程序及其建议。作为第一个应用酶法处理现成的氨基腐蚀基水凝胶的人，Xu 和合作者利用抗酸磷酸酶，消除 Fmoc 酪氨酸磷酸盐中的亲水性磷酸基团，并将其转化为疏水性 Fmoc-Tyr。这种溶解能力的调整引发了包含纳米纤丝形态的 Fmoc-Tyr 的超分子凝胶化。这种酶促溶胶-凝胶过程的方法后来被用于外部筛选特定蛋白质的抑制剂的作用。帕米膦酸二钠，Zn2+，和原钒酸钠（Na3VO4）作为抑制剂进行分析，并通过检查溶胶-凝胶阶段的变化来估计它们的碱抑制焦点（图6B）。Yang 和同事同样宣布利用酶促方法进行水凝胶化，其中“非水凝胶剂”Fmoc-L-Tyr(PO(OH)2-OMe 在用磷酸酶处理后转变为水凝胶剂 Fmoc-L-Tyr-OMe。他们建议，水凝胶的纳米纤维主要由水凝胶剂制成，但掺杂有亲水性物质，在流体介质中呈现出坚固性。

 

3 结论与未来展望

 

氨基酸已成为用于创建纳米结构的最直接的生物驱动结构块。正如该中心调查所研究的那样，经过调整和未经修饰的氨基酸都可以构建具有不同形态的纳米结构，包括链、囊泡、纳米棒、纳米片、纳米管等。细丝实际上也可以交叉连接以形成捕获的 3D 网络结构适合以这种方式固定可溶解颗粒形成凝胶。从疾病和材料科学的角度来看，这些纳米结构都具有根本意义。由未受保护的氨基酸（例如 Phe、Tyr 和 Trp）自我聚集形成的链类似于常见的蛋白质淀粉样蛋白聚集体。这些发现加强了代谢问题和淀粉样蛋白疾病之间的联系，对氨基腐蚀性累积成分的理解可以揭示这些感染的基本病因学。此外，捕捉纤维发育的策略可能为这些感染的治疗提供新的理想模型。然后，调整氨基酸产生不同应用的纳米结构/水凝胶，包括药物例证和递送、基于太阳的细胞的电子受体、水凝胶网络中银纳米粒子的排列和调整、抗菌材料、剪切下的油脂等。