立体拉链是一种特殊类型的疏水包装结构，形成于淀粉样蛋白和类似原纤维中相邻的两层肽β片之间。这些结构在淀粉样蛋白原纤维的稳定性和繁殖中起着至关重要的作用，可以帮助设计新的肽基材料。然而，由于β-片肽具有强烈的聚集倾向，制造人工立体拉链具有挑战性。这通常导致凝胶和原纤维的形成，使其难以获得晶体形式的结构。
现在，在《美国化学学会杂志》上发表的一项新研究中，来自日本的研究人员在东京工业大学(Tokyo Tech)副教授泽田智久(Tomohisa Sawada)的带领下，提出了一种构建晶体人工立体拉链的新方法。
Sawada博士解释说:“虽然以前的研究表明，来自天然蛋白质序列的肽片段表现出立体拉链结构，但它们的从头设计很少被研究。”
研究人员从定制Boc-3pa-X1-3pa-X2-OMe四肽结构开始，其中Boc代表叔丁基羰基，3pa代表β-(3-吡啶基)- _ -丙氨酸，OMe是甲氧基，X1和X2表示疏水氨基酸，即丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苏氨酸和苯丙氨酸。
设计的四肽结构使得吡啶基和疏水氨基酸基团在肽主链的两侧形成侧链。肽序列中残基的这种特殊排列在晶体状态下空间拉链的形成中起着至关重要的作用。
将四肽片段与金属盐(Zn(NCS)2、AgNTf2或AgOTf)一起引入微管中，室温孵育。这些盐使肽的吡啶基和金属离子之间形成可逆的配位键。从本质上讲，这种相互作用阻止了β-片肽的不可控聚集，导致含有立体拉链的针状晶体的形成。
通过使用多肽中疏水氨基酸的不同组合，研究人员构建了各种立体拉链结构。含有甲基侧链的疏水氨基酸，如丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸基团，形成了1类立体拉链，肽骨架彼此平行排列。
此外，β-片间相互作用的类型取决于疏水氨基酸中烷基侧链的空间体积。例如，含有丙氨酸的四肽结构，具有较小的甲基侧链，通过互指作用表现出互锁结构。相反，当疏水氨基酸的烷基侧链较大时，如缬氨酸和亮氨酸，β-片通过疏水接触连接。
值得注意的是，研究人员首次观察到3级立体拉链。这些独特的结构是由于疏水氨基酸的侧基不是烷基，如苏氨酸和苯丙氨酸。在这些拉链中，两个β片面向同一个方向，增加了立体拉链配置的多样性。
最后，研究人员将该系统扩展到使用五肽片段的旋钮孔型拉链。“迄今为止，基于立体拉链的肽材料的设计仅限于生物系统。目前的结果为基于这些结构设计人工肽材料开辟了一条新途径，”Sawada博士评论道。
总之，对立体拉链结构特征的深入了解可以为预防或逆转淀粉样蛋白原纤维引起的疾病的新治疗策略铺平道路。
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希望本篇文章《人造晶体肽β片中的三维链状相互作用》能对你有所帮助！
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