Os cientistas aspirar para construir nanoestruturas que imitam a complexidade e função de proteínas na natureza, mas são feitos de materiais duráveis ​​e sintético. Estes elementos podem ser personalizados para microscópicas detectores extremamente sensíveis produtos químicos ou catalisadores de longa duração, para citar algumas aplicações possíveis.

Mas, como em qualquer trabalho que requer extrema precisão, os pesquisadores devem primeiro aprender a fineza dos materiais que eles usam para construir essas estruturas. A descoberta por cientistas do Departamento do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley é um grande passo nessa direção.



Os cientistas descobriram uma regra de design que permite que um material recém-criado para existir.

O material é um nanosheet peptóide. É uma estrutura plana de apenas duas moléculas, e é composto por polímeros sintéticos peptóides, que estão intimamente relacionados com os péptidos de proteínas que se formam.

A regra de design controla a maneira pela qual os polímeros adjacentes para formar os sulcos que correm as nanofolhas comprimento.

Surpreendentemente, estas moléculas ligam-se num contador-modelo não visto na natureza. Este modelo permite que a coluna de permanecer erros em linha reta e, uma característica que torna nanofolhas pept�des maior e mais plana do que qualquer estrutura biológica.

Estruturas complexas nanosheet

Cientistas de Berkeley Lab dizer que esta regra de design nunca antes visto poderia ser usado para montar montagens nanosheet complexos e outras instalações pept�de tais como nanotubos e sólidos cristalinos.

Além do mais, eles descobriram que através da combinação de simulações de computador com os métodos de divulgação de imagem de raios-X para determinar, pela primeira vez, a resolução atômica de nanofolhas pept�des.

"Esta pesquisa sugere novas formas de projetar estruturas biomiméticos," diz o co-autor correspondente Steve Whitelam. "Podemos começar a pensar sobre o uso de princípios de design diferentes daqueles oferecidos na natureza."

Whitelam é um cientista da equipe na teoria da estrutura Fundição Molecular, uma academia de usuário DOE Escritório de Ciência localizado em Berkeley Lab.

Ele conduziu a pesquisa com co-autor correspondente Ranjan Mannige, pesquisador de pós-doutorado na Fundição Molecular; e Ron Zuckermann, que dirige a ferramenta biológica Molecular Foundry Nanoestruturas.

Eles usaram os recursos de computação de alto desempenho da Energia Investigação Científica Computing Center Nacional, outra estrutura DOE Escritório de Ciência usuário está localizado em Berkeley Lab.

Papel Molecular

Nanofolhas pept�des foram descobertos pelo grupo de Zuckermann há cinco anos. Eles descobriram que, sob as condições corretas, peptoids auto montar em conjuntos bidimensionais que podem crescer centenas de microns de diâmetro.

Este "papel molecular" tornou-se uma perspectiva quente como uma plataforma para as proteínas que imitam o desenho molecular.

Para saber mais sobre este material de construção potencial, cientistas têm tentado aprender a estrutura de resolução atômica. Esse feedback envolvidos entre a experiência ea teoria.

Microscopia de dados e dispersão molecular reunidos na Fundição e Advanced Light Source, uma academia de usuário DOE Escritório de Ciência localizado em Berkeley Lab, foram comparados com simulações de dinâmica molecular realizadas no NERSC.

A pesquisa revelou muitas coisas novas sobre as nanofolhas pept�des. A sua composição molecular varia durante a sua estrutura, pode ser formada apenas pept�des de um certo comprimento mínimo, que eles contêm bolsas de água, e são potencialmente poroso quando se trata de água e iões.

Esses insights são interessantes por conta própria, mas quando os cientistas examinaram a estrutura da espinha dorsal das nanofolhas ', eles ficaram surpresos ao ver uma regra de design não é no campo da biologia estrutural de proteínas.

Regras não se aplicam

Aqui está a diferença: Na natureza, as proteínas são compostas de hélices alfa e folhas beta.

Estes blocos fundamentais de construção são, por sua vez composto por sulcos, e os polímeros que compõem esses cumes estão todos unidos com a mesma regra. Cada roda incrementais adjacentes polímero no mesmo sentido, de modo que uma torção corre ao longo da coluna vertebral.

Esta regra não se aplica a pept�de nanofolhas. Ao longo das arestas, unidades monoméricas adjacentes rodam em direcções opostas.

Estas contra-rotações anulam mutuamente, resultando em uma espinha dorsal linear e erros. Isto permite que a espinha dorsal por telhas em duas dimensões e estendida em folhas grandes que sejam mais placa de qualquer natureza capaz de produzir.

"É foi uma grande surpresa para encontrar a regra de design que permite que nanofolhas pept�des iludiu o campo da biologia até agora", diz Mannige. "Esta regra poderia ser usado para construir muitas estruturas feitas."

Adiciona Zuckermann,

"Esperamos também que há outros princípios de design que estão esperando para ser descoberto o que poderia levar a ainda mais nanoestruturas biomiméticos".

V. Ranjan Mannige, Thomas K. Haxton, Caroline Proulx, Ellen J. Robertson, Alessia Battigelli, Glenn L. Butterfoss, Ronald N. Zuckerman & Stephen Whitelam
Nanofolhas pept�des tem uma nova estrutura motivo secundário
Natureza