设计师模仿自然的螺旋

自然界充满了异常精确的分子形状，它们像手套里的手一样紧密地结合在一起。例如，蛋白质可以组装成各种明确的形状，赋予它们功能

材料科学家陈春龙说：“根据它们的形状，蛋白质可以与其他蛋白质结合在一起，通过聚集在一起来执行功能或故障，就像在阿尔茨海默病中观察到的那样。”

“了解它们是如何组装的，以及它们特定形状的起源，可能对药物递送、诊断和治疗等各种应用具有重要意义。”

在发表在《自然通讯》和《Angewandte Chemie》上的研究中，陈和他的PNNL同事研究了如何通过受自然启发制造类蛋白材料来控制这些形状

他利用这些复杂的类蛋白质分子来设计用于能源应用的物质，例如获取光或分解木质素。在过去的十年里，陈和他在西北太平洋国家实验室的团队开发了一个平台，用于创建基于设计师peptoid的功能材料并表征其行为

陈说：“类肽具有在各种应用中使用的潜力。”。“基于它们的组装形状和其他特性，可以将类蛋白设计成药物递送剂或人工酶。”陈春龙开发了用于健康和能源应用的新型生物材料。来源：Eddie Pablo视频|太平洋西北国家实验室。他们的实验涉及到引导螺旋的“利手性”。螺旋可以是“左旋的”或“右旋的”，这取决于它们的螺旋方向。他们的研究结果发表在《自然通讯》上

陈说：“在设计像药物这样的特殊分子时，灵活性非常重要。”。“了解和控制这种惯用手的行为可以深入了解蛋白质组装等过程，对寻找与蛋白质折叠相关的疾病（如阿尔茨海默病）的治疗方法很有价值。”

在这个实验中，陈和他的团队选择了螺旋状螺旋结构，因为它们具有生物学重要性。事实上，大多数蛋白质都含有这些基本的螺旋结构

以前的类肽合成方法会产生左旋和右旋螺旋的混合物。在自然界中，蛋白质需要处于特定的构象才能发挥其功能&mdash；大多数是左撇子

陈说：“在我们之前的其他小组能够合成类蛋白纳米螺旋，但精确控制它们的形状和手性仍然是一个挑战。”。“能够控制它们的形状不仅为设计未来的材料打开了大门，还将为涉及这些结构的生物过程提供见解。”

通过结合实验和计算技术，陈和他的团队发现了一种控制类蛋白螺旋旋手的方法。与蛋白质类似，类蛋白胨是由类似氨基酸的构建块产生的

每个构建块都有相同的“骨架”原子，形成类蛋白键，然而，链中的每个单独的环节可能会有很大的变化。陈的研究小组发现，他们可以通过操纵类蛋白侧链的序列来控制螺旋的形状

为肽样蛋白的研究增加了另一个维度

为了进一步研究肽样蛋白是如何组装的，陈与华盛顿大学、哈佛大学、宾厄姆顿大学和浙江科技大学的同事合作。在之前对类蛋白结构的二维研究的基础上，该团队成功开发出了三维螺旋纳米结构

他们观察到，在蛋白胨序列中包含特殊的原子“官能团”使他们能够创建具有特殊功能的结构&mdash；类似于蛋白质组装。他们的研究成果发表在《Angewandte Chemie》杂志上

陈说：“虽然这是一项基础性研究，但这项研究让我们进一步了解了如何为特定应用创造更好、更精确的材料，比如自然界中发现的材料。”。“类肽具有在各种应用中使用的潜力。根据其结构和其他特性，有可能将类肽设计为药物递送剂或人工光收集系统。”

在未来，陈和他的团队希望创造广泛的类肽基纳米材料用于应用。正如他们的研究论文中所概述的那样，控制乳突的形状只是第一步