文章来源:健康时报 2022-09-13 15:10
1951年,20世纪最著名的化学家、诺贝尔奖得主Linus Pauling教授与另一位晶体学家Robert Corey教授在一篇发表于《美国科学院院刊》(PNAS)的论文中,提出了一种名为β-折叠(β-pleated sheet)的蛋白质构象。肽链通过氢键结合,形成一种较为伸展的锯齿状片层结构。此后,科学家已经在大量蛋白质与多肽中观察到β-折叠结构。β-折叠早已走入教科书,成为一种经典的蛋白质结构。
两年后,这两位科学家再次在PNAS上发表了另一种相关的蛋白质结构——β-波纹(rippled β-sheet)。但在此后的几十年中,这种相邻肽链手性相反的结构,却始终仅仅存在于理论中。直到最近几年,对β-波纹的实验才陆续开展。
▲β-折叠(左)与β-波纹(右)结构示意图(图片来源:参考资料[1])
2021年,加州大学圣克鲁斯分校的Jevgenij Raskatov教授团队报告称,他们通过将短肽与等量镜像结构混合,得到了了β-波纹结构。具体而言,研究使用的是三苯基丙氨酸的镜像结构。镜像的多肽成对连接,形成预测中的二聚体结构。但这个结构的出现却让近70年前的理论处于更危险的境地,这是因为新研究中的二聚体结构无法进一步拓展、形成Pauling教授与Corey教授预言的周期性β-波纹形态。
“二聚体堆在一起形成人字形层状结构,这令我们怀疑,周期性的β-波纹层状构象是否真的可行。” Raskatov教授说。
最近,Raskatov教授团队终于解决了上述问题,并且证实了持续近70年的β-波纹结构猜想。这项研究发表于《化学科学》(Chemical Science)杂志。
在最新研究中,作者将三苯基丙氨酸中的一个苯基丙氨酸残基替换为酪氨酸,从而形成与此前研究略微不同的三肽及其镜像结构。这时,借助全新的三肽,研究团队创造出由两个外消旋与一个准外消旋体构成的聚集肽系统。重要的是,这些结构可以拓展形成周期性的β-波纹层状结构。X射线晶体学的测定表明,这种结构与Pauling教授和Corey教授预言的结构高度一致。
▲最新研究得到了β-波纹层状结构(图片来源:Raskatov)
“我们的研究创造了β-波纹层状构象,这种具有普遍特征的基序为设计独特分子结构开启了全新道路,在材料开发与生物制药领域都有着潜在的应用前景。” Raskatov教授表示。