開發(fā)構建生物材料的新技術
利茲大學的科學家開發(fā)了一種方法，可以幫助設計由蛋白質制成的新一代合成生物材料。這種生物材料最終可以應用于關節(jié)修復或傷口愈合以及醫(yī)療保健和食品生產的其他領域。
但基本挑戰(zhàn)之一是控制和微調蛋白質構建塊組裝成構成生物材料基礎的復雜蛋白質網絡的方式。
利茲的科學家正在研究單個蛋白質構建塊的結構和力學變化——納米尺度的變化——如何在宏觀層面改變生物材料的結構和力學，同時保持蛋白質網絡的生物功能。
在科學雜志ACS Nano發(fā)表的一篇論文中，研究人員報告說，他們能夠通過去除蛋白質構建塊中的特定化學鍵來改變蛋白質網絡的結構。他們稱這些鍵為“蛋白質主食”。
去除蛋白質主食后，單個蛋白質分子在連接在一起并組裝成網絡時更容易展開。這導致了一個網絡，其中折疊蛋白質的區(qū)域被包含未折疊蛋白質的區(qū)域連接起來，從而導致生物材料的機械性能非常不同。
負責這項研究的利茲物理與天文學院的 Lorna Dougan 教授說：“蛋白質顯示出驚人的功能特性。我們想了解如何在使用蛋白質作為構建塊的材料中利用這種多樣化的生物功能。
“但要做到這一點，我們需要了解納米級、單個分子水平的變化如何在宏觀水平上改變蛋白質的結構和行為。”
同樣來自物理與天文學學院、該論文的第一作者馬特休斯博士說：“通過去除‘蛋白質主食’來控制蛋白質構建塊的展開能力導致顯著不同的網絡架構，具有顯著不同的機械行為和這表明蛋白質構建塊的展開在蛋白質網絡的結構和隨后的機制中起著決定性的作用。”
研究人員使用了利茲阿斯特伯里結構分子生物學中心和物理與天文學院的設施，以及牛津郡 STFC 盧瑟福阿普爾頓實驗室的 ISIS 中子介子源設施。使用中子束，當納米釘被移除時，它允許他們識別蛋白質網絡結構的關鍵變化。
結合實驗工作，利茲物理與天文學院的研究員 Ben Hanson 博士模擬了正在發(fā)生的結構變化。他發(fā)現，特別是在網絡形成過程中蛋白質展開的行為，對于定義蛋白質水凝膠的網絡結構至關重要。
Dougan 教授補充說：“改變蛋白質 構建塊的納米級特性的能力，從剛性、折疊狀態(tài)到柔性、展開狀態(tài)，為創(chuàng)建具有可控結構和力學的功能性生物材料提供了強有力的途徑。”
標簽： 生物材料