厦门大学姜涛教授团队Angew：功能化修饰结构不稳定多肽组装体的新策略

多肽组装体因其形貌和化学多样性、有序和动态结构以及固有生物特征，是构建功能材料的理性载体。多肽分子间可逆的非共价作用虽有利于动态超分子结构的构筑，但也常造成组装结构稳定性低的问题，特别是将功能分子修饰于自组装多肽时往往导致组装体的解聚或整体形貌的改变，严重阻碍功能材料的创制。经典应对策略是通过少量被修饰的多肽和大量未修饰多肽间的共组装来维持组装体整体形貌，但无法满足在识别与传感、催化、生物医药等领域对高密度功能化修饰材料日益增长的需求。先组装后修饰的策略可一定程度维持组装体结构，却难以精准调控其表面功能分子的数量和分布密度。强化多肽间作用力可以以牺牲分子动态性为代价来维持组装体结构，不适用于大量的动态多肽自组装体系。

为此，厦门大学姜涛教授（点击查看介绍）团队提出一种新策略，使弱相互作用的自组装多肽在功能化修饰后仍维持其组装体原始形貌。该团队设计了三聚多肽的自组装基元，基元间经静电作用分别以纵向0.87 纳米错位和对齐排列方式形成表面“凹凸”和“平整”的片状纳米结构。错位组装的多肽在肽末端修饰了PEG、生物素、五元环肽、或核酸适体功能分子后依旧高效地形成纳米片结构，而对齐排列的多肽经修饰无法复现二维组装形貌。该团队认为，错位组装增大了功能分子间以及功能分子与邻近多肽间的间隔，降低了功能分子的尺寸、形状和电荷等因素对多肽自组装的影响。动态组装体内分子结构的高度可重塑性也使多肽通过扭曲组装“晶格”来应对功能分子带来的干扰。该策略使众多易解聚和形变多肽组装体的高密度功能化修饰成为可能，也允许通过改变功能分子的种类、数量和分布密度，大范围调控组装材料的表面性质。

作为验证，该团队随后针对U87MG glioma肿瘤细胞筛选高亲和力的细胞多价结合界面。与靶细胞表面过表达整合素α_Ⅴβ₃特异性结合的c(RGDfK)环肽配体被修饰于错位自组装多肽的N端，将修饰后的多肽与未修饰多肽在大范围（0–70%），以不同比例共组装成纳米片。1%的PEG₁₆₀和荧光素（FAM）修饰的多肽也被添加用于减弱组装体与细胞间的非特异吸附。流式细胞检测和荧光成像结果显示当共组装比例从0%到30%时，多肽组装体结合细胞的能力随配体量的增多而增强，而从30%到70%则显著减弱。该结果展示了错位组装在大范围筛选和优化组装体表面性质的潜能，也引出了值得探究的界面配体数量和分布影响多价识别亲和力的复杂机理。

相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition 期刊上，并被选为Hot Paper。该工作是在姜涛教授的指导下由陈欣主要完成，夏才、郭潘和王晨儒参与了部分实验，Xiaobing Zuo研究员在SAXS实验中提供了重要帮助。该研究得到了江云宝教授的大力支持，以及国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Preserving Structurally Labile Peptide Nanosheets After Molecular Functionalization of the Self-Assembling Peptides

Xin Chen, Cai Xia, Pan Guo, Chenru Wang, Xiaobing Zuo, Yun-Bao Jiang, Tao Jiang

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202315296

导师介绍

姜涛

https://www.x-mol.com/university/faculty/364206