Las moléculas biológicas llamadas péptidos desempeñan un papel clave en muchas actividades biológicas, incluido el transporte de oxígeno y electrones. Los péptidos consisten en cadenas cortas de aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. También son la inspiración para nuevos tipos de biotecnología.
Los investigadores están desarrollando una forma sintética de un péptido que se autoensambla en fibras a nanoescala que conducen electricidad cuando se combina con hemo. El hemo es una sustancia que ayuda a las proteínas en la naturaleza a mover electrones de un lugar a otro.
Los investigadores determinaron cómo la conductividad eléctrica de sus nanofibras peptídicas se veía afectada por la longitud de la secuencia de aminoácidos en el péptido y su identidad
Los parámetros estructurales de los péptidos en la naturaleza determinan su función y su promesa para la biotecnología. Estos parámetros incluyen la longitud de la secuencia:la longitud de los segmentos peptídicos que forman cadenas peptídicas completas. También incluyen cómo se organizan algunos aminoácidos en un péptido. La investigación fue publicada en la revista Nanoscale. en junio de 2022.
Los resultados de este estudio ayudan a los investigadores a diseñar conjuntos de péptidos que forman fibras a nanoescala y transportan electrones a largas distancias, lo que podría hacer que estas fibras sean útiles en dispositivos médicos, biosensores para una amplia gama de aplicaciones y robótica. También son prometedores en el desarrollo de nuevas enzimas, que las empresas utilizan para fabricar y mejorar productos como productos de limpieza domésticos y de grado médico.
Los campos de la investigación de materiales y bioquímica exploran nanoestructuras de proteínas y péptidos que se encuentran en la naturaleza. Estas nanoestructuras son muy prometedoras como materiales bioelectrónicos. El desarrollo de un análogo sintético capaz de formar nanoestructuras unidimensionales (1D) mejoraría enormemente la comprensión de los científicos sobre el sistema natural y proporcionaría una plataforma para desarrollar nuevos materiales.
Investigadores del Centro de Materiales a Nanoescala del Laboratorio Nacional Argonne investigaron una serie de péptidos que se autoensamblan en nanoestructuras en capas 1D. Los péptidos PA-(Kx)n se indican simplemente como PA-Kxn, donde PA es c16-AH con c16-A siendo alanina modificada (A) y H es histidina, K es lisina, n es la longitud de repetición de la secuencia (1– 4), y x es el aminoácido leucina (L), isoleucina (I) o fenilalanina (F).
El equipo determinó cómo la longitud de la secuencia peptídica (n) y la identidad del aminoácido hidrófobo afectan factores clave:la afinidad de unión del hemo a los péptidos preensamblados, la densidad del hemo y las propiedades electrónicas.
Con una longitud de secuencia de 2, el conjunto peptídico produjo la mayor afinidad de unión. Los ensamblajes a nanoescala resultantes produjeron matrices ordenadas de la molécula electroactiva hemo. Todos los péptidos, con la excepción de PA-KL1, tenían nanofibras con una relación de aspecto larga independientemente de la longitud y secuencia de la unidad repetida. Estas estructuras tienen utilidad potencial como materiales bioelectrónicos supramoleculares útiles en detección biomédica y el desarrollo de materiales enzimáticos.
Más información: H. Christopher Fry et al, Diseño de conjuntos de anfífilos peptídicos multihemas 1D que recuerdan a los sistemas naturales, Nanoescala (2022). DOI:10.1039/D2NR00473A
Información de la revista: Nanoescala
Proporcionado por el Departamento de Energía de EE. UU.
