La investigación sobre el autoensamblaje biomolecular ayuda a revelar la función celular y la patogénesis de las enfermedades, y también proporciona un medio eficaz para construir sistemas de materiales ecológicos verdes con funciones únicas. Recientemente, un equipo dirigido por el Prof. Yan Xuehai del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China fue invitado a resumir sus avances en el autoensamblaje de péptidos (PSA) y mecanismos de procesos a múltiples escalas.

El estudio, publicado en Accounts of Chemical Research , incluye el descubrimiento de estructuras desordenadas similares a gotas, la revelación de un nuevo mecanismo para la desolvatación de PSA en múltiples pasos mediada por la separación de fases líquido-líquido (LLPS), el desarrollo de nuevos materiales de vidrio sólido con desorden de largo alcance y la propuso direcciones clave para el diseño y desarrollo de materiales peptídicos de próxima generación.

El autoensamblaje biomolecular en la naturaleza genera funciones biológicas únicas como el reconocimiento molecular y la transducción de señales a través de estructuras supramoleculares ordenadas y desordenadas. En comparación con las estructuras ordenadas, las estructuras desordenadas suelen existir en forma de estados metaestables termodinámicos, que son difíciles de observar debido a su corta duración.

Con una investigación en profundidad, los investigadores han descubierto gradualmente algunas estructuras desordenadas, como gotas condensadas o vidrio. Sin embargo, cómo controlar con precisión el proceso de autoensamblaje, especialmente para garantizar la estabilidad e integridad de estructuras desordenadas, sigue siendo un desafío importante en el campo del PSA.

Los investigadores del IPE han estado trabajando en la investigación del autoensamblaje biomolecular, mecanismos de procesos multiescala y aplicaciones biomédicas. Con base en trabajos anteriores, desarrollaron nuevos métodos para regular el proceso PSA para la construcción de estructuras ordenadas y sus aplicaciones funcionales.

Centrándose en las estructuras desordenadas similares a gotas que ocurren transitoriamente, revelaron que el proceso PSA es un proceso de desolvatación de varios pasos mediado por LLPS, así como la modulación de las gotas metaestables para obtener estructuras ordenadas con diferentes morfologías y funciones.

Además, los investigadores descubrieron estructuras de vidrio sólido desordenadas de largo alcance y las ventajas de rendimiento de la degradabilidad y procesabilidad, que brindan nuevas oportunidades para el desarrollo de nuevos dispositivos implantables y sistemas de administración de fármacos.

Las estructuras desordenadas autoensambladas de péptidos aún no se han explorado, como el uso de simulación por computadora para predecir estructuras desordenadas y el uso de técnicas de seguimiento e imágenes in situ para revelar las propiedades de las estructuras desordenadas. La investigación y el desarrollo continuos de PSA desde ordenado hasta desordenado brindan orientación para una regulación precisa de estructuras desordenadas y aplicaciones funcionales.

El estudio de aminoácidos y péptidos formadores de coacervados mediante LLPS proporciona un método para el desarrollo de células primitivas biomiméticas, que nos ayuda a comprender el proceso de evolución biológica y la patogénesis de algunas enfermedades. Y se espera que las estructuras de vidrio desordenadas se utilicen ampliamente en campos biomédicos, como la administración de medicamentos y dispositivos procesables, como dispositivos portátiles, debido a su buena biodegradabilidad, procesabilidad y respeto al medio ambiente.

Más información: Rui Chang et al, Autoensamblaje de péptidos:de ordenado a desordenado, Relatos de investigación química (2024). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00592

Información de la revista: Relatos de investigaciones químicas

Proporcionado por la Academia China de Ciencias