Name: formation of ordered biomolecular structures by the self-assembly of short peptides
Uploaded: 2013-11-21T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Marie Curie International reintegrationsstipendium og ved den tysk-Israel Foundation. Vi anerkender Mr. Yair Razvag for AFM-analyse.

1.. Self-samling af Homoaromatic Dipeptider <ol><li> Det ønskede peptid afvejes i lyofiliseret form (f.eks NH2-Phe-Phe-OH, Boc-Phe-Phe-COOH) og forberede en stamopløsning ved at opløse peptidet i 1,1,1,3,3,3-hexafluor -2-propanol (HFP) til den passende koncentration (fx 100 mg / ml for NH2-Phe-Phe-OH og Boc-Phe-Phe-COOH) 7,17,46. </li><li> Bland opløsningen ved hjælp af vortex og sted på bænken indtil peptidet er fuldstændigt opløst, og opløsningen synes kla...

Sammenfattende dette papir viser den lethed, hvor peptid-baserede samlinger kan dannes in vitro. Processen involverer kommercielt tilgængelige peptider og opløsningsmidler, og det sker spontant under omgivelsesbetingelser, ved tilsætning af et polært opløsningsmiddel til reagensglasset. Det er afgørende at anvende HFP som et opløsningsmiddel af peptiderne på grund af den lave opløselighed af peptiderne i andre organiske opløsningsmidler. Desuden, på grund af den høje flygtighed HFP det er nødvendig...

Natur former bestilt og funktionelle strukturer ved fremgangsmåden biomolekylær selvsamling. Forståelse af de kræfter, der styrer denne spontane proces kan føre til evnen til at efterligne selvsamling in vitro og dermed store fremskridt inden for materialevidenskab 10,11. Peptider specifikt hold meget lovende som et biomolekylært byggesten, da de præsenterer stor strukturel diversitet, let kemisk syntese, og kan nemt funktionaliserede med biologiske og kemiske enheder. Feltet af peptid selv-samling var banebrydende ved Ghadiri og hans kolleger, der demonstrerede selvsamling af peptid nanorør ved cykliske peptider med vekslende D-og L-aminosyrer 12. Andre succesfulde tilgange til design af peptidsamlinger omfatter lineære bolaamphiphile peptider 5, amphiphiler (AP) 6, konjugerede selvstændige komplementære ioniske peptider 13, overfladeaktive-lignende peptider <sup&gt; 4,14, og diblok copolypeptides 15. En nyere tilgang indebærer selv-samling af korte aromatiske peptider, kaldet homoaromatic dipeptider. Disse peptider omfatter kun to aminosyrer med aromatisk karakter (f.eks Phe-Phe, tert-butyldicarbonat (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21. De strukturer, der dannes af disse homoaromatic peptider omfatter rørformede strukturer, kugler, ark-lignende forsamlinger og fibre 6,8,15,21-32. Fibrene i nogle tilfælde generere en fibril maske, som giver en hydrogel 33-37. Disse samlinger er blevet udnyttet til anvendelser af biosensorer, drug delivery, molekylær elektronik osv. 38-45 Dette papir beskriver de eksperimentelle nødvendige skridt med henblik på at starte den spontane selvsamling af homoaromatic peptider. Desuden viser processen peptid coassembly. Denne proces indebærer selvsamling af mere end én type af peptidmonomer. Vores demonstration omfatter coassembly af to kommercielt tilgængelige peptider: den diphenylalanin peptid (NH2-Phe-Phe-COOH) og Boc-beskyttede analog (Boc-Phe-Phe-OH). Hver af peptiderne selv samler i en supermolecular struktur: diphenylalanin peptid danner rørformede samlinger og Boc-Phe-Phe-OH peptid selv samler til enten sfærer eller fibre, afhængigt af opløsningsmidlet 7,17,46. Vi blandet de to peptider i visse nøgletal og karakteriserede resulterede forsamlinger ved elektronmikroskopi, force mikroskopi og FT-IR spektroskopi. Fremgangsmåderne demonstreret dannelse af et peptid-baserede struktur, der består af sfæriske elementer med en diameter på flere mikrometer (1-4 um), der er forbundet med langstrakte samlinger med en diameter på et par hundrede nanometer (~ 300-800 nm) . Konstruktionerne ligne beaded strenge i deres morfologi, som de sfæriske strukturer synes at være skruet på denaflange forsamlinger. Betegnes Vi har derfor disse samlinger &quot;biomolekylære halskæder&quot;. De &quot;biomolekylære halskæder&quot; kunne tjene som en ny biomateriale, som en drug delivery agent eller som et stillads for elektroniske applikationer. Endvidere kan den procedure, der fører til selvsamling af peptider anvendes med andre klasser af peptider og biomolekyler. Det kan føre til en bedre forståelse af de involverede i selv-samling og dannelsen af ​​nye ordnede strukturer kræfter.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Material/ Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH2-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>G-2925.0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boc-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>A-3205.0005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>52512-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolute (Dehydrated) AR sterile</td>
			<td>Bio-Lab Ltd.</td>
			<td>52555</td>
			<td>Blending with TDW for the preparation of 50% solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>73943</td>
			<td>For negative staining. It is possible to work without it.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass cover slip</td>
			<td>Marienfeld Laboratory Glassware</td>
			<td>110590</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grids</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>FCF200-Cu-50</td>
			<td>Formvar/Carbon 200 Mesh, Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantitive filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001055</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium Oxide (D2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>151882-100G</td>
			<td>99.9 atom % D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF2 window</td>
			<td>PIKE Technologies</td>
			<td>160-1212</td>
			<td>25 mm x 2 mm window. For FT-IR measurments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM tips</td>
			<td>NanoScience Instruments</td>
			<td>CFMR</td>
			<td>Aspire probes, CFMR-25 series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter units</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGV033RS</td>
			<td>Millex-GV, 0.22 &#956;m, PVDF, 33 mm, gamma sterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Quanta 200 ESEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Tecnai T12 G2 Spirit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM</td>
			<td>JPK Instruments</td>
			<td></td>
			<td>A JPK NanoWizard3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Nicolet 6700 advanced gold spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR Purge</td>
			<td>Parker</td>
			<td></td>
			<td>BALSTON FT-IR Purge Gas Generator model 75-52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OMNIC (Nicolet) software</td>
			<td>Thermo Nicolet Corporation</td>
			<td></td>
			<td>For FT-IR spectra analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Wisd Laboratory Equipment</td>
			<td></td>
			<td>ViseMix VM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td></td>
			<td>NewClassic MS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter coater</td>
			<td>Polaron</td>
			<td></td>
			<td>SC7640 Sputter Coater</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

formation of ordered biomolecular structures by the self-assembly of short peptides

I naturen er komplekse funktionelle strukturer dannet ved selv-samling af biomolekyler under milde betingelser. Forståelse af de kræfter, der styrer selv-samling og efterligne denne proces in vitro vil medføre store fremskridt inden for materialevidenskab og nanoteknologi. Blandt de foreliggende biologiske byggesten peptider har flere fordele, da de har en betydelig mangfoldighed, deres syntese i stor skala er ligetil, og de ​​kan let modificeres med biologiske og kemiske enheder 1,2. Adskillige klasser af konstruerede peptider, såsom cykliske peptider, amfifile peptider og peptid-konjugater selv samle ind ordnede strukturer i opløsning. Homoaromatic dipeptider er en klasse af korte selvsamlede peptider, som indeholder alle de molekylær information er nødvendig for at danne ordnede strukturer såsom nanorør, kugler og fibriller 3-8. Et stort udvalg af disse peptider er kommercielt tilgængelige. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Denne artikel præsenterer en procedure, der fører til dannelsen af ​​ordnede strukturer ved selv-samling af homoaromatic peptider. Protokollen kræver kun kommercielle reagenser og grundlæggende laboratorieudstyr. Derudover papir beskriver nogle af de metoder til rådighed for karakterisering af peptid-baserede enheder. Disse metoder omfatter elektron og atomic force mikroskopi og Fourier-transformation infrarød spektroskopi (FT-IR). Desuden manuskriptet viser blanding af peptider (coassembly) og dannelsen af en &quot;perler på en snor&quot;-lignende struktur ved denne fremgangsmåde. 9. Protokollerne præsenteres her kan tilpasses til andre klasser af peptider eller biologisk byggesten og kan potentielt føre til opdagelsen af ​​nye peptidbaserede strukturer og bedre kontrol af deres samling.

Dette papir beskriver en metode til dannelse af ordnede strukturer på nano-og mikrometer skala ved selv-samling af peptider. For at demonstrere denne enkle proces vi præsentere og karakterisere coassembly af to simple aromatiske peptider (Figur 1). Et af peptiderne er den NH2-Phe-Phe-OH (diphenylalanin) peptid, som kan samle sig selv i en vandig opløsning til hule rørformede strukturer med nanometer dimensioner 7. Det andet peptid er dens Boc-beskyttede analog, Boc-Phe-Phe-OH. ...

Watch this Scientific Journal Video about Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides at JoVE.com

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Dette papir beskriver dannelsen af ​​stærkt bestilt peptidbaserede strukturer fra spontan proces af selv-forsamling. Fremgangsmåden benytter kommercielt tilgængelige peptider og fælles laboratorieudstyr. Denne teknik kan anvendes til en lang række af peptider og kan føre til opdagelsen af ​​nye peptid-baserede enheder.

Dannelse af Bestilte Biomolekylær Strukturer af Self-samling af korte peptider

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

Origami Inspireret Selvsamling af mønstret og omkonfigurerbare Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Rapid Colorimetric Assays to Qualitatively Distinguish RNA and DNA in Biomolecular Samples

Hurtige kolorimetriske analyser til kvalitativ Skelne RNA og DNA i Biomolekylær Samples

Biochemical experimentation generally requires accurate knowledge, at an early stage, of the nucleic acid, protein, and other biomolecular components in ...

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

Microwave-assisteret Funktionalisering af poly (ethylenglycol) og On-harpiks peptider til i Chain Polymeriseringer og Hydrogel Dannelse

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Self-samling af komplekse Todimensionale Former fra Single DNA Fliser

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Indsigt i samspillet mellem aminosyrer og peptider med uorganiske materialer Brug Single-Molecule force spektroskopi

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

Podning Multiwalled kulstof-nanorør med polystyren aktivere samlesæt og anisotrope Patchiness

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Væske-celle transmissions elektronmikroskopi til sporing samlesæt af nanopartikler

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Fabrikation af sfæriske og orm-formet Micellar nanokrystaller ved at kombinere Electrospray, samlesæt, og opløsningsmiddelbaseret struktur kontrol

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Synthesis and Characterization of 1,2-Dithiolane Modified Self-Assembling Peptides

Syntese og karakterisering af 1,2-Dithiolane ændret selvsamlende peptider

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting ...

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of Gold(III)

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of GoldIII

Luminophore dannelse i forskellige konformationer af bovint serumalbumin ved Binding af Gold(III)

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em ...