面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科研進展

過程工程所等提出肽超分子組裝和結晶新機制

2019-09-30 過程工程研究所
【字體:

語音播報

  近日,中國科學院過程工程研究所与以色列特拉维夫大学和中國科學院化学研究所合作提出了肽超分子结晶的“分级取向组织”理论模型,该模型区别于基于Ostwald熟化的传统超分子组装机理和晶体生长理论,为新型超分子功能材料的设计和开发提供了理论指导。相关工作发表于Nature Reviews Chemistry

  長程有序的層級自組裝和結晶普遍存在于自然界中,對生物體的結構調節和蛋白質運輸、信號轉導和細胞分化等生理功能的發揮具有重要作用。對生物分子層級自組裝和結晶的研究不僅有助于人們在分子水平上認識物質結構的形成和功能,也爲新型複雜生物材料的開發提供了新思路。然而,如何調節組裝過程的熱力學和動力學,實現簡單生物分子自組裝成核-生長的調控,構建層級有序組裝體和晶體是一個長期的挑戰。

  過程工程所研究員闫學海團隊長期致力于生物分子(尤其是寡肽)自組裝及其物理化學機制方面的研究,在其寡肽自組裝的分子機制和規律方面取得系列進展。他們通過改變寡肽分子結構,調控寡肽與光敏分子自組裝,實現了對組裝體結構和功能的可控構築(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1921-1927; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10794-10802; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 17084–17088; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 2000-2004);并重点对寡肽自组装成核的初始阶段进行深入研究,发现了微量溶剂在寡肽自组装过程中的决定性作用;进一步通过离子液体的引入减缓寡肽自组装的速率,发现在寡肽自组装成核初期,微量水的存在对于稳定的寡肽分子团簇的形成、成核的引发及生长发挥着关键性作用(ACS Nano 2016, 10, 2138-2143; Small 2017, 13, 1702175; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5872-5876)。

  基于前期基礎,研究人員通過對肽超分子組裝過程中頻繁出現的多尺度層級結構現象的統計分析,發現了肽超分子晶體形成的一般性規律,提出了“分級取向組織”的結晶理論模型,該模型也適用于其他有機小分子體系,有望在自組裝晶體和材料精准構築方面獲得廣泛應用。

  该综述文章的共同通讯作者为闫学海、Ehud Gazit和李峻柏,共同第一作者是袁成前和吉维,过程工程所为第一完成单位。相关工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。

    論文链接

肽超分子晶體形成過程中的分級取向組織機理示意圖

論文封面

打印 責任編輯:葉瑞優

© 1996 - 中國科學院 版权所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

聯系我們 地址:北京市三里河路52号 邮编:100864