膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)中含量最豐富的蛋白質(zhì),也是生物材料領(lǐng)域最常用的天然高分子之一。設(shè)計(jì)膠原基質(zhì)將對(duì)理解基質(zhì)生物學(xué)和構(gòu)建安全醫(yī)學(xué)上有用的生物材料的能力有著廣泛影響。由于天然膠原蛋白難以修飾,且會(huì)產(chǎn)生致病性和免疫等方面的副作用,使其在組織再生中的應(yīng)用受到限制�；瘜W(xué)合成和細(xì)菌表達(dá)的類膠原多肽具有清潔、易修飾等優(yōu)點(diǎn)。因此,近年來(lái),它們已被用作膠原納米材料的理想基底。但是從合理設(shè)計(jì)肽段到形成均勻納米結(jié)構(gòu)的仍具有挑戰(zhàn)。在本研究中,采用兩種不同的方法即化學(xué)合成法和細(xì)菌異源表達(dá)法來(lái)獲取類膠原樣肽,依靠多重弱作用力協(xié)同調(diào)控獲得高度可控的納米材料,為開(kāi)發(fā)新型的類膠原多肽納米材料提供了一種新的策略。具體內(nèi)容如下:（1）通過(guò)固相合成法合成不能形成膠原三股螺旋的（POG）₆和能形成膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)的（POG）₈的類膠原多肽。分別在類膠原多肽（POG）₆和（POG）₈的氮端進(jìn)行4,4’-亞甲基雙（異氰酸苯酯）修飾得到類膠原雜合肽AP₆和AP₈。作為對(duì)照將4,4’-亞甲基雙換成剛性較強(qiáng)... 

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【部分圖文】：

膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)[1]

第一章緒論5膠原缺乏球狀蛋白所具有的廣泛的疏水性核心，因此靜電引力在結(jié)構(gòu)和超分子形態(tài)上起著的特殊作用。電荷對(duì)相互作用可以調(diào)節(jié)鏈間相互作用的穩(wěn)定性[28-30]和特異性[31,32]，能夠促進(jìn)類膠原多肽形成有序的纖維結(jié)構(gòu)。如圖1-2(a)所示，VincentP等人設(shè)計(jì)了特異性肽段CPII，CPII序列由三個(gè)不同的Xaa-Yaa-Gly結(jié)構(gòu)域組成，其中包括一個(gè)Pro-Hyp-Gly重復(fù)序列的中心核心序列，其兩側(cè)各有一組不同的肽段重復(fù)序列，其中分別含有帶有負(fù)電的氨基酸(Glu)或帶有正電的氨基酸(Arg)片段。研究表明通過(guò)靜電相互作用驅(qū)動(dòng)一個(gè)小的膠原擬肽線性裝配，促進(jìn)了相鄰三螺旋之間的交錯(cuò)排列得到了具有明確周期性類似于天然膠原的纖維結(jié)構(gòu)[33]。如圖1-2(b)所示，VikasNanda等介紹了三種通過(guò)靜電力相互作用的體系，在每個(gè)體系中只有在兩種組分都存在的情況下才能組裝。第一種體系雖觀察到有趣的三螺旋折疊和高階組裝解耦現(xiàn)象，但是其設(shè)計(jì)序列的復(fù)雜性并不適合開(kāi)發(fā)一種機(jī)制。其他的兩種設(shè)計(jì)使用了簡(jiǎn)單的電荷模式，將陽(yáng)離子和陰離子結(jié)構(gòu)域分開(kāi)放置。結(jié)果表明，對(duì)帶有電荷的多肽序列(如將陽(yáng)離子氨基酸的精氨酸和賴氨酸相互交換)或者組裝體系組分進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(如將改為帶有相同電荷體系)都有可能會(huì)顯著影響組裝體的穩(wěn)定性及組裝形貌。證明了靜電引力對(duì)于類膠原多肽組裝的重要性[34]。圖1-2靜電引力誘導(dǎo)的類膠原多肽自組裝示例。Fig.1-2Examplesofcollagen-likepolypeptideself-assemblyinducedbyelectrostaticattraction注：類膠原多肽組裝模式及其電鏡圖像(a)：具有不同電荷三部分區(qū)域類膠原多肽CPII[33]；(b)：兩組分帶有不同電荷的類膠原多肽[34]

等人選用肽段(Pro-Hyp-Gly)3-(Pro-Y-Gly-X-Hyp-Gly)-(Pro-Hyp-Gly)3，其中X位置為帶有芳香環(huán)氨基酸，Y為帶有陽(yáng)離子的氨基酸，研究結(jié)果表明陽(yáng)離子-π相互作用在維持膠原三螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性中起著重要的作用[41]。隨后，該課題組在(Pro-Hyp-Gly)10序列的氮端和碳端分別連接一個(gè)帶有正電荷的精氨酸(Arg)和帶有芳香環(huán)的苯丙氨酸(Phe)得到新的肽鏈RG(POG)10F。他們同樣設(shè)置了對(duì)照(POG)10、G(POG)10F和RG(POG)10，動(dòng)態(tài)光散射(DLS)表明膠原肽RG(POG)10F中的端到端陽(yáng)離子-π相互作用在膠原的自組裝中發(fā)揮重要作用。如圖1-3所示，透射電鏡(TEM)結(jié)果顯示，膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)通過(guò)兩端Arg和Phe形成的陽(yáng)離子-π相互作用進(jìn)行“首-尾”自組裝形成膠原纖維結(jié)構(gòu)，隨著組裝時(shí)間或肽的濃度增加形成的膠原纖維變得越來(lái)越密集，且纖維長(zhǎng)度可以超過(guò)1.0μm長(zhǎng)[42]。1.3.3基于金屬誘導(dǎo)的類膠原多肽自組裝金屬憑借著在多肽系統(tǒng)中的通用性和已知的在金屬-有機(jī)結(jié)構(gòu)中控制結(jié)構(gòu)的能力而使得金屬觸發(fā)器得以實(shí)現(xiàn)[43-47]。基于金屬誘導(dǎo)的類膠原多肽自組裝策略通常是在類膠原多肽鏈的不同位置修飾具有金屬配位性質(zhì)的功能基團(tuán)或者在類膠原多肽鏈的不同位置加入具有金屬配位功能的氨基酸(天冬氨酸和組氨酸)，以金屬絡(luò)合來(lái)誘導(dǎo)膠原高聚物的圖1-3陽(yáng)離子-π誘導(dǎo)的類膠原多肽自組裝示例[42]Fig.1-3Examplesofcollagen-likepolypeptideself-assemblyinducedbycation-π注：(a)：多肽RG(POG)10F結(jié)構(gòu)式；(b)：RG(POG)10F三螺旋結(jié)構(gòu)組裝模式圖；(c)-(e)：RG(POG)10F在不同時(shí)間和不同濃度下自組裝的TEM圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]海洋膠原蛋白肽在功能性食品中的應(yīng)用[J]. 尹利端,石麗花,王桐,王立志.  明膠科學(xué)與技術(shù). 2013(02)
[5]膠原蛋白在食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J]. 萬(wàn)春燕,王英華,鄔元娟,王文亮.  中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng). 2008(09)



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