70年前提出理論后 科學家首次在實驗室創造“波紋β片”

加州大學聖克魯茲分校的科學家們報告說,他們創造了三個周期性波紋β片的晶體結構,這是一種新型的蛋白質結構。“波紋β片”是一種奇特的蛋白質結構,最初在1953年被提出,現在已經在實驗室中生成,並使用X射線晶體學進行了徹底的特徵分析。

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發表在《化學科學》雜誌上的這一新發現,可能允許在波紋片結構的基礎上合理設計獨特的材料。

加州大學聖克魯茲分校化學和生物化學副教授、論文通訊作者Jevgenij Raskatov說:“我們的研究將波紋β片層配置確定為具有一般特徵的圖案,並為基於結構的獨特分子架構設計開闢了道路,具有材料開發和生物醫學應用的潛力。”

蛋白質以廣泛的形狀和大小存在,以履行其在活細胞中的許多結構和功能作用。許多蛋白質結構有共同的結構圖案,如α螺旋。

波紋片是褶皺β片的一個變體,這是存在於成千上萬種蛋白質中的一個著名的結構圖案。 Linus Pauling 和 Robert Corey 在提出褶皺β片的概念兩年後描述了褶皺β片。雖然褶皺β片被普遍認識,並且通常被簡單地稱為β片,但波紋片幾十年來一直是理論上的。

在之前於2021年發表的一項研究中,Raskatov的團隊報告了通過將一個小肽與等量的鏡像混合獲得波紋β片結構。研究人員使用了三苯丙氨酸的鏡像形式,一種由三個苯丙氨酸氨基酸組成的短肽。鏡像肽成對連接,形成具有預測結構的”二聚體”,但它們沒有形成 Pauling和Corey 所假設的擴展的、周期性波紋β片層拓撲結構。

Raskatov說:“二聚體擠在一起形成人字形層結構,這讓人懷疑周期性波紋β片層配置是否可行。”

在新的研究中,研究人員用其他氨基酸代替其中一個三苯丙氨酸,以創造出略有不同的三肽和它們的鏡像。使用這些新的三肽,他們能夠創造出三種不同的聚集肽系統,形成延伸的反平行波紋β片層,其中鏡像肽鏈以交替的方式排列。X射線晶體學的結果顯示,這些晶體結構與 Pauling和Corey的預測在整體上非常一致。

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