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将多巴直接有效地掺入类弹性蛋白中,可以交联成可调谐水凝胶
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2023-03-23 , DOI: 10.1021/acs.biomac.2c01516
Ya-Jiao Zhu 1 , Sheng-Chen Huang 1 , Zhi-Gang Qian 1 , Xiao-Xia Xia 1
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3,4-二羟基苯丙氨酸 (DOPA) 是一种天然存在但非规范的氨基酸,赋予蛋白质聚合物多种化学反应性和新颖的功能。尽管已经做出许多努力将 DOPA 掺入蛋白质中,但掺入效率和生产效价仍然很低,严重阻碍了对这些特殊蛋白质进行生物材料制造的探索。在这里,我们报告了一种有效的生物合成策略来生产大量掺入多巴的结构蛋白,用于制造具有可调机械性能的水凝胶。首先,构建合成基因,编码具有不同比例的酪氨酸残基和分子量的重复性弹性蛋白样蛋白 (RLP) ( M w). 通过在重组大肠杆菌细胞中内源性酪氨酰-tRNA 合成酶 (TyrRS) 对多巴进行错误氨酰化,将这些基因解码为掺入多巴的RLP。通过开发化学计量学指导的两相培养策略,我们实现了对细菌生长和蛋白质合成阶段的独立控制。这使得掺入 DOPA 的 RLP 能够以克/升的水平超量生产,并且 DOPA 掺入率高达 76-85%。然后,通过简单的 DOPA–Fe 3+络合,纯化的含有 DOPA 的 RLP 成功交联成块状水凝胶。有趣的是,这些水凝胶表现出高度依赖于儿茶酚含量和Mw 的粘弹性和自修复特性RLP的。最后,对分子交联机制的探索表明,蛋白质中较高的多巴含量会导致金属配位和氧化共价交联的同时发生。总之,我们的结果提出了一个有用的平台来生成 DOPA 功能化的蛋白质材料,并提供对基于 DOPA 化学的凝胶化系统的更深入的了解。



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更新日期:2023-03-23
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