资源描述：
《多肽分子自组装》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、中国科学:化学2011年第41卷第2期:221~238《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAChimicawww.scichina.comchem.scichina.comSCIENCECHINAPRESS评述多肽分子自组装*许小丁,陈昌盛,陈荆晓,张先正,卓仁禧生物医用高分子材料教育部重点实验室;武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072*通讯作者,E-mail:xz-zhang@whu.edu.cn收稿日期:2010-10-29;接受日期:2010-11-13doi:10.1360/032010-782摘要源于自然界中广泛存在的蛋白质自组装现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材
2、料学关键词和生物医学等领域的研究热点.通过合理调控多肽的分子结构以及改变外界的环境,多肽分子多肽自组装可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自发或触发地自组装形成形态与结构形态与结构特异的组装体.由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技应用术构建的各种功能性材料在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景.本文总结了近年来多肽自组装研究的进展,介绍了多肽自组装技术常见的几种结构模型,概括了多肽自组装的机理,并进一步阐述多肽自组装形成的组装体形态及其在材料学和生物医学等领域里的应用.1引言物质,是介于氨基酸和蛋白质之间的一类
3、化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成.分子自组装是利用分子与分子或分子中某一片段由于多肽链段上氨基酸残基具有不同的化学结构,多与另一片段之间的分子识别,通过非共价作用形成具肽可以利用其肽键间氢键作用以及氨基酸残基之间有特定排列顺序的分子聚集体.非共价键相互作用力的氢键作用、静电作用、疏水性作用以及π-π堆积作是分子发生自组装的关键.常见的非共价键相互作用用等有效实现分子自组装.自然界常见的氨基酸有力包括氢键作用、范德华力、静电作用、疏水作用、π-20种,通过分子设计和多肽合成等手段可以得到成千[1]π堆积作用、阳离子-π吸附作用等.非共价键相互作上万种结构特异、具有不同
4、功能的多肽,有利于多用力维持了自组装体系的结构稳定性和完整性,但并肽自组装的基元选择和自组装条件的优化.此外,由不是所有分子都具有自组装行为,它的产生需要两个于多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物条件:自组装的动力以及导向作用.自组装的动力指质、具有良好的生物相容性和可控的降解性,相对于的是分子间的非共价键相互作用力的协同作用,它为其他自组装体系,多肽的自组装有着更为广阔的应用分子自组装提供能量;而自组装的导向作用指的是分前景,尤其是在组织工程、基因治疗等生物医学领域.子要在空间上存在互补性,分子能够在空间的尺寸和基于以上优点,近年来多肽的自组装引起国内外研究方向上实现重排和堆积.
5、随着自组装技术的逐渐发展,人员越来越大的研究兴趣.1993年,Ghadiri等设计并通过分子自组装可以得到具有光、电、催化等功能和合成了含有8个氨基酸残基的环肽(cyclo-[(L-Gln-D-特性的自组装材料,例如非线性光学器件、化学生物Ala-L-Glu-D-Ala)2-]),通过交替改变分子结构中氨基[2~4]传感器、信息存储材料和组织生长支架材料等.酸残基的空间构象(L型和D型),该环肽可以在水溶液[5]多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性中自组装形成纳米管状结构.同年,Zhang等报道了许小丁等:多肽分子自组装[6]一种可以自组装形成水凝胶膜的离子互补型十六肽.组装体的形貌
6、及其应用.[7~21]随后,一系列具有自组装行为的多肽相继被报道.多肽自组装可以分为自发型自组装和触发型自2基于二级结构形成的多肽自组装组装.自发型自组装是指多肽溶解在水溶液中后,可以自发地形成组装体.如Zhang等报道的由精氨酸多肽的一级结构即为自身的化学结构,当把多(R)残基、天冬氨酸(D)残基和丙氨酸(A)残基交替排列肽溶解在水溶液中,多肽分子可以自发或触发地向的离子互补型RAD16系列肽[6~8,22]以及可以自组装二级结构转变.这种空间构象的转变往往导致多肽形成纳米管、囊泡等结构的脂质体型小分子多肽[23,24].自组装行为的发生.多肽自组装过程中常见的二级触发型多肽自组装是指
7、通过改变外界环境如温度、pH、结构主要包括α-螺旋(α-helix)、β-折叠(β-sheet)、β-离子浓度等引导的自组装.目前大部分的多肽自组发夹(β-hairpin)等.装研究集中在触发型自组装,因为这类自组装具有2.1α-螺旋(α-Helix)可逆性,为多肽自组装技术的潜在应用提供了良好的可控性.目前已报道的触发型多肽自组装主要包α-螺旋是多肽类分子主要的二级结构,空间上[25,26][27,28][29,30]表现为多肽链
