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 arbeidet ble støttet av Marie Curie International Reintegrering Grant og ved den tysk-Israel Foundation. Vi erkjenner Mr. Yair Razvag for AFM analyse.

En. Selvbygging av Homoaromatic dipeptider <ol><li> Veie det ønskede peptid i sin lyofilisert form (f.eks NH2-Phe-Phe-OH, Boc-Phe-Phe-COOH), og utarbeide en stamoppløsning ved oppløsning av peptidet i 1,1,1,3,3,3-hexafluoro -2-propanol (HFP) til den passende konsentrasjon (for eksempel 100 mg / ml for NH2-Phe-Phe-OH og Boc-Phe-Phe-COOH) 7,17,46. </li><li> Bland-løsning ved hjelp av vortex-og sted på benken til peptidet er fullstendig oppløst og løsningen synes ...

Oppsummert viser dette papiret den enkle der peptid-baserte forsamlinger kan dannes in vitro. Prosessen omfatter kommersielt tilgjengelige peptider og oppløsningsmidler, og det skjer spontant under omgivelsesbetingelser, ved tilsetning av et polart oppløsningsmiddel til testrøret. Det er viktig å bruke HFP som et oppløsningsmiddel av peptidene, på grunn av den lave oppløselighet av peptidene i andre organiske løsningsmidler. Dessuten er på grunn av den høye flyktighet av HFP det nødvendig å forbered...

Natur former bestilt og funksjonelle strukturer av prosessen med biomolekylære selv-montering. Å forstå hvilke krefter som styrer denne spontane prosessen kan føre til at evnen til å etterligne selvbygging in vitro og dermed til store fremskritt i området for materialvitenskap 10,11. Peptides, spesielt, holder meget lovende som et biomolekylære byggesten, siden de presenterer store strukturelle mangfold, enkel kjemisk syntese, og kan lett bli funksjonalisert med biologiske og kjemiske enheter. Feltet av peptid selvbygging ble utviklet av Ghadiri og hans kolleger, som demonstrerte selvbygging av peptid nanorør ved sykliske peptider med vekslende D-og L-aminosyrer 12. Andre vellykkede tilnærminger til utformingen av peptid forsamlinger omfatter lineære bolaamphiphile peptider 5, amphiphiles (AP) 6, nonconjugated selv utfyllende ioniske peptider 13, overflate-lignende peptider <sup&gt; 4,14, og diblock copolypeptides 15. En nyere tilnærming innebærer selv-montering av korte aromatiske peptider, kalt homoaromatic dipeptider. Disse peptider omfatte bare to aminosyrer med aromatisk natur (f.eks Phe-Phe, tert-butyl dikarbonat (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21. De strukturer som er dannet av disse homoaromatic peptider omfatter rørformede strukturer, kuler, flak-lignende sammenstillinger og fibre 6,8,15,21-32. Fibrene i noen tilfeller gi en fibril mesh som gir et hydrogel 33-37. Disse forsamlingene har blitt utnyttet for anvendelser av biosensing, levering av legemidler, molekylær elektronikk, etc. 38-45 Dette notatet beskriver de eksperimentelle skritt som trengs for å starte spontane selvbygging av homoaromatic peptider. I tillegg presenterer den prosessen med peptid coassembly. Denne prosessen innebærer at selv-montering av flere enn en type peptidmonomer. Vår demonstrasjon omfatter coassembly av to kommersielt tilgjengelige peptider: Den diphenylalanine peptid (NH2-Phe-Phe-COOH) og dens Boc beskyttede analog (Boc-Phe-Phe-OH). Hvert av peptidene selv setter sammen til en supermolecular struktur: diphenylalanine peptid danner rørformede sammenstillinger og Boc-Phe-Phe-OH Peptid selv setter sammen til enten kuler eller fibre, avhengig av det løsningsmiddel 7,17,46. Vi blandet de to peptider i visse forhold, og det resulterende sammenstillinger karakterisert ved elektronmikroskopi, kraft mikroskopi, og FT-IR-spektroskopi. Metodene viste dannelse av et peptid-basert struktur som består av sfæriske elementer med en diameter av flere mikron (1-4 mm) som er forbundet med langstrakte monteringer med en diameter på noen få hundre nanometer (~ 300-800 nm) . Systemene likne perle strengene i deres morfologi, som de sfæriske strukturer synes å være tredd pålangstrakte forsamlinger. Vi har derfor kalt disse forsamlinger &quot;biomolekylære hals&quot;. De &quot;biomolekylære halskjeder&quot; kan tjene som et nytt biomateriale, som et stoff levering agent eller som et stillas for elektroniske søknader. Videre kan fremgangsmåten som fører til selv-sammenstillingen av peptider anvendes med andre klasser av peptider og biomolekyler. Det kan føre til en bedre forståelse av de krefter som er involvert i selvbygging og dannelse av nye bestilt strukturer.

<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 funksjonelle strukturer som er dannet av selvbygging av biomolekyler under milde betingelser. Å forstå hvilke krefter som styrer selvbygging og etterligne denne prosessen in vitro vil føre til store fremskritt i de områder av materialvitenskap og nanoteknologi. Blant de tilgjengelige biologiske byggeklosser, peptider har flere fordeler som de presenterer betydelig mangfold, deres syntese i stor skala er grei, og de ​​kan enkelt endres med biologiske og kjemiske enheter 1,2. Flere klasser av peptider er utformet slik som cykliske peptider, amfifil peptider og peptid-konjugater selv montere inn bestilte strukturer i oppløsning. Homoaromatic dipeptider, er en klasse av korte selv-sammensatte peptider som inneholder all den molekylære informasjon som trengs for å danne bestilt strukturer som nanorør, sfærer og fibriller 3-8. Et stort utvalg av disse peptidene er kommersielt tilgjengelig. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; presenterer Dette papiret en prosedyre som fører til dannelsen av bestilte strukturer ved selvbygging av homoaromatic peptider. Protokollen krever bare kommersielle reagenser og grunnleggende laboratorieutstyr. I tillegg beskriver papiret noen av de fremgangsmåter som er tilgjengelige for karakterisering av peptid-baserte sammenstillinger. Disse metodene inkluderer elektron og atomic force mikroskopi og Fourier-transform infrarød (FT-IR). Videre demonstrerer manuskriptet blanding av peptider (coassembly) og dannelsen av en &quot;perler på en snor&quot;-lignende struktur av denne prosess. 9. Protokollene som presenteres her kan tilpasses andre klasser av peptider eller biologisk byggeklosser og kan potensielt lede til oppdagelsen av nye peptid-baserte strukturer og for å bedre kontrollen av deres montering.

Dette dokumentet beskriver en fremgangsmåte for dannelse av bestilte strukturer på nano-og mikrometerskala ved selv-montering av peptider. For å demonstrere denne enkle prosess vi presenterer og karakterisere coassembly av to enkle aromatiske peptider (figur 1). Ett av peptidene er den NH2-Phe-Phe-OH (diphenylalanine) peptid, som kan selv montere i en vandig oppløsning inn i hule rørformede strukturer med nanometric dimensjoner 7. Den andre peptid er dens Boc beskyttede analog...

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 notatet beskriver dannelsen av svært bestilt peptid-baserte strukturer ved den spontane prosessen med selv-montering. Framgangsmåten benytter kommersielt tilgjengelige peptider og vanlig laboratorieutstyr. Denne teknikken kan anvendes på et stort utvalg av peptider og kan føre til oppdagelse av nye peptid-baserte sammenstillinger.

Dannelse av Bestilte biomolekylære strukturer ved selvbygging av Short 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 Inspirert Self-montering av mønstret og rekonfigurerbar Partikler

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

Rapid Kolorimetriske Analyser til kvalitativt Skille RNA og DNA i biomolekylære Prøver

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

Mikrobølgeovn-assistert funksjon av Poly (etylenglykol) og On-resin Peptider for bruk i Chain polymerisasjoner og hydrogeldannelse

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

Selvbygging av komplekse Todimensjonale figurer 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

Innsikt i de Samhandling av aminosyrer og peptider med uorganiske materialer Bruke 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

Pode Multiwalled karbon nanorør polystyren aktivere selvtillit forsamlingen og Anisotrop lappverk

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 overføring elektronmikroskop for sporing selvstendig montering av 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

Fabrikasjon av sfærisk og orm-formet Micellar nanokrystaller ved å kombinere Electrospray, selvstendig montering og løsemiddelbaserte struktur kontroll

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 av 1,2-Dithiolane endret selv av 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 formasjon i ulike konformasjonen av bovin Serum Albumin ved Binding av 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 ...