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

Detta arbete stöddes av Marie Curie internationella återintegreringsbidrag och genom den tysk-Israel Foundation. Vi erkänner Mr Yair Razvag för AFM analys.

1. Självorganisering av Homoaromatic Dipeptider <ol><li> Väg den önskade peptiden i sin lyofiliserad form (t.ex. NH2-Phe-Phe-OH, Boc-Phe-Phe-COOH) och framställa en förrådslösning genom att lösa peptiden i 1,1,1,3,3,3-hexafluor -2-propanol (HFP) till lämplig koncentration (t.ex. 100 mg / ml för NH2-Phe-Phe-OH och Boc-Phe-Phe-COOH) 7,17,46. </li><li> Blanda lösningen med användning av virveln och plats på bänken tills peptiden är fullständigt löst och ...

Sammanfattningsvis visar den lätthet med vilken peptidbaserade sammansättningar kan bildas in vitro detta papper. Processen omfattar kommersiellt tillgängliga peptider och lösningsmedel, och det sker spontant under omgivningsbetingelser, vid tillsats av ett polärt lösningsmedel till provröret. Det är mycket viktigt att använda HFP som lösningsmedel av peptiderna, på grund av den låga lösligheten av peptiderna i andra organiska lösningsmedel. Dessutom är det på grund av den höga flyktigheten HFP...

Natur former beställt och funktionella strukturer genom processen enligt biomolekylär självorganisering. Att förstå de krafter som styr denna spontan process kan leda till att förmågan att härma självorganisering in vitro och därmed till stora framsteg inom området materialvetenskap 10,11. Peptider, specifikt, är mycket lovande som en biomolekylär byggsten, eftersom de medför stora strukturella mångfald, enkel kemisk syntes, och kan lätt funktionaliseras med biologiska och kemiska enheter. Området för peptidsjälvorganisering var uppfunnen av Ghadiri och hans kollegor, som visade att självorganisering av peptid nanorör av cykliska peptider med omväxlande D-och L-aminosyror 12. Andra framgångsrika metoder för utformning av peptidaggregat innefattar linjära bolaamphiphile peptider 5, amfifiler (AP) 6, icke-konjugerade själv kompletterande joniska peptider 13, ytaktiva liknande peptider <sup&gt; 4,14, och disegment copolypeptides 15. En nyare metod innebär självorganisering av korta aromatiska peptider, benämnd homoaromatic dipeptider. Dessa peptider innefatta endast två aminosyror med aromatisk karaktär (t ex Phe-Phe, tert-butyldikarbonat (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21. De strukturer som bildas av dessa homoaromatic peptider innefattar rörformiga strukturer, sfärer, arkliknande aggregat och fibrer 6,8,15,21-32. Fibrerna i vissa fall generera en fibrill mesh som ger en hydrogel 33-37. Dessa församlingar har utnyttjats för tillämpningar av biosensing, drug delivery, molekylär elektronik, osv. 38-45 Detta dokument beskriver de experimentella steg som behövs för att starta den spontana självorganisering av homoaromatic peptider. Dessutom presenterar den processen att peptiden coassembly. Denna process involverar självsammansättning av mer än en typ av peptidmonomer. Vår demonstration omfattar coassembly av två kommersiellt tillgängliga peptider: den difenylalanin peptiden (NH2-Phe-Phe-COOH) och dess Boc-skyddade analog (Boc-Phe-Phe-OH). Var och en av de peptider själv monterar i en supermolecular struktur: difenylalanin peptid bildar rörformiga färdigmonterad och Boc-Phe-Phe-OH-peptid själv monterar in i antingen sfärer eller fibrer beroende på lösningsmedlet 7,17,46. Vi blandade de två peptiderna i vissa förhållanden och karaktäriseras de resulte församlingar genom elektronmikroskopi, kraft mikroskopi och FT-IR-spektroskopi. Metoderna visade bildningen av en peptidbaserad struktur som består av sfäriska element med en diameter på flera mikron (1-4 | im) som kopplas samman med långsträckta aggregat med en diameter på några få hundra nanometer (~ 300-800 nm) . De församlingar likna pärlstav strängar på sin morfologi, eftersom de sfäriska strukturer verkar träs pålångsträckta aggregat. Vi kallas därför dessa sammansättningar &quot;biomolekylära halsband&quot;. De &quot;biomolekylära halsband&quot; skulle fungera som ett nytt biomaterial, som ett drug delivery agent eller som en byggnadsställning för elektroniska applikationer. Vidare kan det förfarande som leder till självorganisering av peptider utnyttjas med andra klasser av peptider och biomolekyler. Det kan leda till en bättre förståelse för de krafter som är inblandade i självorganisering och bildandet av nya beställda 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 är komplexa funktionella strukturer som bildas av självorganisering av biomolekyler under milda förhållanden. Att förstå de krafter som styr självorganisering och härma denna process in vitro kommer att leda till stora framsteg inom områdena materialvetenskap och nanoteknologi. Bland de tillgängliga biologiska byggstenar, peptider har flera fördelar eftersom de har betydande mångfald, deras syntes i stor skala är okomplicerad, och de kan lätt ändras med biologiska och kemiska enheter 1,2. Flera klasser av designade peptider såsom cykliska peptider, amfifila peptider och peptid-konjugat själv montera in beställda strukturer i lösning. Homoaromatic dipeptider, är en klass av korta själv monterade peptider som innehåller all den molekylära information som behövs för att bilda beställda strukturer som nanorör, sfärer och fibriller 3-8. En stor mängd av dessa peptider är kommersiellt tillgängliga. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Detta dokument presenterar ett förfarande som leder till bildningen av ordnade strukturer av självorganisering av homoaromatic peptider. Protokollet kräver endast kommersiella reagenser och grundläggande laboratorieutrustning. Dessutom beskriver papper några av de metoder som finns tillgängliga för karakterisering av peptidbaserade sammansättningar. Dessa metoder innefattar elektron-och atomkraftsmikroskopi och Fourier-transform infraröd spektroskopi (FT-IR). Dessutom demonstrerar manuskriptet blandningen av peptider (coassembly) och bildningen av en &quot;pärlor på ett snöre&quot;-liknande struktur av denna process. 9 De protokoll som presenteras här kan anpassas till andra klasser av peptider eller biologiskt byggblock och kan potentiellt leda till upptäckten av nya peptidbaserade strukturer och bättre kontroll över sin församling.

Detta dokument beskriver ett förfarande för bildningen av ordnade strukturer på nano-och mikrometerskala av självorganisering av peptider. För att visa denna enkla process som vi presenterar och karakterisera coassembly av två enkla aromatiska peptider (Figur 1). En av peptiderna är den NH2-Phe-Phe-OH (difenylalanin)-peptid, som kan själv montera i en vattenhaltig lösning till ihåliga, rörformiga strukturer med nanometriska dimensioner 7. Den andra peptiden är dess Boc-...

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

Detta dokument beskriver bildandet av mycket beställde peptidbaserade strukturer genom spontan process av självorganisering. Metoden utnyttjar kommersiellt tillgängliga peptider och vanliga labbutrustning. Denna teknik kan tillämpas på ett stort antal olika peptider och kan leda till upptäckten av nya peptidbaserade sammansättningar.

Bildning av Beställda Biomolecular Structures av självorganisering av korta 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 inspirerade självorganisering av Mönstrade och omkonfigurerbara partiklar

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

Snabba kolorimetriska analyser att kvalitativt Skilj RNA och DNA mot biomolekylär Prover

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

Mikrovågsassisterad funktionalisering av poly (etylenglykol) och On-harts Peptider för användning i Chain Polymerisationer och Hydrogel Bildning

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

Själv montering av komplexa Tvådimensionella former från Single 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

Insikter Interaktioner av aminosyror och peptider med oorganiska material med hjälp av enda molekyl 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

Ympning Multiwalled kolnanorör med polystyren för självmontering och Anisotrop flammighet

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

Vätska-cell transmissionselektronmikroskopi för spårning självmontering av nanopartiklar

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

Tillverkning av sfäriska och mask-formade Micellar nanokristaller genom att kombinera elektrospray, självmontering och lösningsmedelsbaserade 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

Syntes och karakterisering av 1,2-Dithiolane modifierade själv montering 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

Luminofor är placerad delen Formation i olika konformationer av bovint Serum Albumin genom bindning 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 ...