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

Dit werk werd ondersteund door de Marie Curie International Reïntegratie Grant en door de Duits-Israël Foundation. Wij erkennen de heer Yair Razvag voor AFM-analyse.

1. Zelf-assemblage van Homoaromatic Dipeptiden <ol><li> Weeg het gewenste peptide in de gelyofiliseerde vorm (bijvoorbeeld NH2-Phe-Phe-OH, Boc-Phe-Phe-COOH) en een voorraadoplossing bereid door oplossen van het peptide in 1,1,1,3,3,3-hexafluor -2-propanol (HFP) tot de geschikte concentratie (bijv. 100 mg / ml voor NH2-Phe-Phe-OH en Boc-Phe-Phe-COOH) 7,17,46. </li><li> Meng de oplossing om met vortex en plaats op de bank totdat het peptide volledig is opgelost en de op...

Kortom, dit document toont het gemak waarmee peptide-gebaseerde samenstellingen in vitro kunnen worden gevormd. Het proces omvat de handel verkrijgbare peptiden en oplosmiddelen, en spontaan onder omgevingsomstandigheden, na de toevoeging van een polair oplosmiddel aan de reageerbuis. Het is cruciaal om HFP als oplosmiddel van de peptiden, vanwege de lage oplosbaarheid van de peptiden in andere organische oplosmiddelen. Bovendien, vanwege de hoge vluchtigheid van HFP moet vers voorraadoplossing voor elk experim...

Natuur vormen besteld en functionele structuren door het proces van biomoleculaire zelfassemblage. Inzicht in de krachten die dit spontaan proces regeren kan leiden tot de mogelijkheid om zelf-assemblage in vitro na te bootsen en daarmee tot grote vooruitgang op het gebied van materiaalkunde 10,11. Peptiden specifiek, zijn veelbelovend als een biomoleculaire bouwsteen, daar er grote structurele diversiteit, gemak van chemische synthese, en kan gemakkelijk worden gefunctionaliseerd met biologische en chemische entiteiten. Het gebied van peptide zelfassemblage is ontwikkeld door Ghadiri en zijn collega&#39;s, die de zelf-assemblage van peptide nanobuisjes aangetoond door cyclische peptiden met afwisselend D-en L-aminozuren 12. Andere succesvolle benaderingen voor het ontwerpen van peptide samenstellingen omvatten lineaire bolaamphiphile peptiden 5, amfifielen (AP) 6, ongeconjugeerd zelf-complementaire peptiden ionische 13 oppervlakte-achtige peptiden <sup&gt; 4,14 en diblok copolypeptides 15. Een meer recente benadering omvat de zelf-assemblage van korte aromatische peptiden, genoemd homoaromatic dipeptiden. Deze peptiden omvatten slechts twee aminozuren met aromatische aard (Phe-Phe, tert-butyldicarbonaat (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21. De structuren gevormd door deze homoaromatic peptiden omvatten buisvormige structuren, bollen, blad-achtige samenstellingen en vezels 6,8,15,21-32. De vezels in sommige gevallen een fibril een mesh die een hydrogel 33-37 oplevert. Deze vergaderingen zijn uitgebuit voor toepassingen van biosensoren, drug delivery, moleculaire elektronica, enz. 38-45 Dit document beschrijft de experimentele stappen die nodig zijn om de spontane zelf-assemblage van homoaromatic peptiden beginnen. Bovendien geeft het proces van peptide coassembly. Dit proces omvat de zelf-assemblage van meer dan een type peptidemonomeer. Onze demonstratie omvat de coassembly twee commercieel verkrijgbare peptiden: het peptide difenylalanine (NH2-Phe-Phe-COOH) en de Boc beschermde analoog (Boc-Phe-Phe-OH). Elk van de peptiden zelf-assembleert een supermoleculaire structuur: de difenylalanine peptide vormen buisvormige samenstellen en Boc-Phe-Phe-OH peptide zelf-assembleert in hetzij bolletjes of vezels afhankelijk van het oplosmiddel 7,17,46. We gemengd beide peptiden in bepaalde verhoudingen en gekarakteriseerd de resulterende samenstellingen van elektronenmicroscopie, kracht microscopie en FT-IR spectroscopie. De werkwijzen toonden de vorming van een peptide-gebaseerde structuur die bestaat uit sferische elementen met een diameter van enkele microns (1-4 um) die zijn verbonden door langwerpige constructies met een diameter van enkele honderden nanometer (~ 300-800 nm) . De configuraties lijken kralen strings in hun morfologie, de bolvormige structuren lijken schroefdraad op delangwerpige assemblages. Daarom noemde deze samenstellingen &quot;biomoleculaire kettingen&quot;. De &quot;biomoleculaire kettingen&quot; zou kunnen dienen als een nieuw biomateriaal, als een drug delivery agent of als een steiger voor elektronische toepassingen. Voorts kan de procedure die leidt tot de zelf-assemblage van peptiden worden gebruikt met andere klassen van peptiden en biomoleculen. Het kan leiden tot een beter begrip van de bij zelf-assemblage en de vorming van nieuwe geordende structuren krachten.

<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

In de natuur worden complexe functionele structuren gevormd door de zelf-assemblage van biomoleculen onder milde omstandigheden. Inzicht in de krachten die zelf-assemblage te controleren en na te bootsen dit proces in vitro zal aanzienlijke vooruitgang op het gebied van de materiaalkunde en nanotechnologie. Onder de beschikbare biologische bouwstenen, peptiden hebben verschillende voordelen omdat zij aanzienlijke diversiteit presenteren hun synthese op grote schaal is eenvoudig, en ze kunnen gemakkelijk worden gemodificeerd met biologische en chemische entiteiten 1,2. Verschillende klassen ontworpen peptiden zoals cyclische peptiden, amfifiel peptides en peptide-conjugaten zichzelf assembleren tot geordende structuren in oplossing. Homoaromatic dipeptiden, zijn een klasse van korte zelf-geassembleerde peptiden die alle moleculaire informatie om geordende structuren zoals nanotubes, bollen en fibrillen 3-8 vormen bevatten. Een grote verscheidenheid van deze peptiden is in de handel verkrijgbaar. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Dit document presenteert een procedure die leidt tot de vorming van geordende structuren door de zelf-assemblage van homoaromatic peptiden. Het protocol vereist enige commerciële reagentia en elementaire laboratoriumapparatuur. Bovendien, het artikel beschrijft een bijzondere voor de karakterisering van peptide-gebaseerde samenstellingen methoden. Deze methoden omvatten elektron en atomic force microscopie en Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Bovendien, het manuscript toont het mengen van peptiden (coassembly) en de vorming van een &quot;kralen aan een snoer&quot; structuur van deze werkwijze. 9 De gepresenteerde protocol kan mogelijk worden aangepast aan andere klassen van peptiden of biologische bouwstenen en kan leiden tot de ontdekking van nieuwe peptide gebaseerde structuren en betere controle van de assemblage.

Dit document beschrijft een werkwijze voor de vorming van geordende structuren op nano-en microscopische schaal van de zelf-assemblage van peptiden. Om dit eenvoudige proces presenteren we aantonen karakteriseren coassembly twee eenvoudige aromatische peptiden (figuur 1). Een van de peptiden is het NH2-Phe-Phe-OH (difenylalanine) peptide, die zelf-assembleren in een waterige oplossing in holle buisvormige structuren met nanometrische afmetingen 7. De andere peptide is de Boc besche...

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

Dit document beschrijft de vorming van sterk geordende peptide-gebaseerde structuren door het spontane proces van zelfassemblage. De werkwijze maakt gebruik van commercieel verkrijgbare peptiden en gemeenschappelijke laboratoriumapparatuur. Deze techniek kan worden toegepast op een grote verscheidenheid aan peptiden en kan leiden tot de ontdekking van nieuwe peptiden gebaseerde samenstellingen.

Vorming van Bestelde Biomoleculaire structuren door de zelf-assemblage van korte peptiden

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 Inspired Zelf-assemblage van Patterned en Herconfigureerbare Deeltjes

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

Snelle Colorimetrische Testen om kwalitatief onderscheid RNA en DNA in Biomoleculaire Monsters

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

Microgolven Functionalisering van poly (ethyleenglycol) en On-hars Peptiden voor gebruik in Chain Polymerisaties en Hydrogel Vorming

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

Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles

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

Inzicht in de interacties van aminozuren en peptiden met anorganische materialen met behulp van enkel-molecuul Force Spectroscopie

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

Multiwalled koolstof Nanotubes met polystyreen om zelf-assemblage en anisotrope vlekkerigheid enten

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

Vloeistof-cel transmissie-elektronenmicroscopie voor Tracking zelf-assemblage van nanodeeltjes

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

Fabricage van bolvormig en Worm-vormige micellaire nanokristallen door het combineren van Electrospray, zelf-assemblage en controle van de structuur op basis van oplosmiddel

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

Synthese en karakterisering van 1,2-Dithiolane gemodificeerde zelfassemblerende Peptides

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 formatie in verschillende conformaties van bovien serumalbumine door Binding van 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 ...