Para responder a su pregunta por adelantado, sí, esto ha sido descrito algunas veces. Daré una descripción general del proceso a continuación.
En primer lugar, ¿qué es una hoja [matemática] \ Sigma [/ math] ?
Polímeros peptoides
El laboratorio de Ronald Zuckermann (que es un investigador increíble, pero que también tiene uno de los sitios web menos estéticamente agradables en la ciencia: Ronald Zuckermann, Ph.D.) publicó recientemente un artículo en el que la formación espontánea de una hoja 2D extremadamente delgada de polímeros peptoides se demostró.
¿Qué son peptoides? Son simplemente los primos de los péptidos, donde el grupo funcional R de los aminoácidos se encuentra en el átomo N de la cadena principal del péptido en lugar del C [math] \ alpha [/ math], como se muestra a continuación:
¿Es posible diseñar un pigmento de recolección de luz verde?
Biología estructural: ¿cuánto “bioquímicos no computacionales” confían en la dinámica molecular?
¿Cómo se determina el plegamiento de proteínas?
¿Cuál es la diferencia entre una proteína soluble e insoluble?
Para obtener más información, lea esta gran respuesta de Quora sobre peptoides: la respuesta de Sai Janani Ganesan a ¿Qué son las glicinas N-sustituidas (peptoides) y cuáles son sus ventajas sobre los polipéptidos tradicionales?
Su estructura principal significa que los peptoides son naturalmente inestables ya que no tienen enlaces H en la columna vertebral. Sin embargo, pueden diseñarse de tal forma que formen una estructura secundaria a través de interacciones estéricas o electrónicas entre cadenas laterales.
Los peptoides son polímeros no naturales, bioinspirados y ricos en información, y están diseñados para imitar tanto la estructura como la funcionalidad de las proteínas, pero con propiedades ligeramente diferentes y altamente editables. Su falta de quiralidad y la unión de hidrógeno de la columna vertebral significa que son fáciles de trabajar y editar, lo que los hace ideales para el diseño de nuevos materiales biológicos.
La nanosheet
Zuckermann descubrió que al mezclar una proporción de 1: 1 de peptoides con carga opuesta en la solución, se obtiene la formación de láminas que flotan libremente, que son masivas en el área pero increíblemente delgadas (~ 2,7 nm). Estas láminas están formadas por una bicapa de peptoides, por lo que ambas cadenas tienen cadenas laterales alternas aromáticas y cargadas, como se muestra a continuación [2]:
Al igual que en una membrana lipídica, la cadena se autoensambla de modo que las cadenas laterales hidrofóbicas miran hacia adentro y las cadenas laterales cargadas hacia afuera. En ref [2] utilizaron simulaciones de MD para explorar posibles configuraciones de la hoja, encontrando conformaciones prometedoras que eran a la vez de baja energía y coincidían con sus resultados experimentales:
La hoja [matemática] \ Sigma [/ math]
Como se puede adivinar, esto da como resultado una estructura secundaria bastante interesante. Ingrese la hoja [matemática] \ Sigma [/ math] . De las simulaciones MD, Zuckermann vio que los ángulos de torsión peptoide adoptan conformaciones muy inusuales [2], y ocupa regiones sorprendentes de la trama Ramachandran:
NB: si no sabes cómo se ve una trama Ramachandran para [math] \ alpha [/ math] -helices o [math] \ beta [/ math] -strands, prueba esta excelente respuesta aquí: la respuesta de Akshari Gupta a What es una trama de Ramachandran? ¿Cómo se lee uno y qué información se puede aprender de uno?
Es de destacar que el [math] \ Sigma [/ math] -strand se puede construir a partir de dos estados de rotación opuestos , por lo que para diseñarlo uno debe ser razonablemente directo. Para citar el estudio [2]:
Para replicar el ensamblaje de Σ-hoja usando otros polímeros, uno necesita dos cosas: propiedades rotacionales moleculares que dan lugar a la simetría sobre la diagonal del diagrama de Ramachandran, y patrón de secuencia de cadena lateral que promueve estas conformaciones dentro de un conjunto deseado.
Los autores incluso proporcionan los medios para crear nuevos [math] \ Sigma [/ math] -strands u otras estructuras secundarias nuevas:
Enlace a una imagen de alta calidad aquí: Peptoid nanosheets exhibe un nuevo motivo de estructura secundaria: Nature: Nature Publishing Group
Síntesis de la hoja [matemática] \ Sigma [/ math]
La síntesis sigue el esquema de la vía de Ronald Zuckermann [3] y [4]: cada residuo se compone de dos pasos:
- Acilación: un submonómero de ácido a (bromo) haloacético (azul a continuación) reacciona con el residuo de partida (o anterior)
- Desplazamiento: un submonómero de amina primaria (rojo debajo) desplaza el haluro para formar un residuo de glicina N-sustituido
Esto se describe visualmente a continuación (imagen de [5])
Este enfoque permite usar cualquier amina primaria accesible sintéticamente, lo que por supuesto permite un rango masivo de posibilidades funcionales.
Para concluir
Ref [2] es un documento impresionante, si tienes acceso, ¡entonces léelo!
Referencias
[1] Cristales bidimensionales ultrafinos que flotan libremente a partir de polímeros peptoides específicos de la secuencia
[2] nanohechas Peptoid exhiben un nuevo motivo de estructura secundaria
[3] Polipéptidos secuenciales: una familia diversa de heteropolímeros con estructura secundaria estable
[4] Plegamiento de una secuencia polipeptoide rica en información de una sola cadena en una nanosheet altamente ordenada – Kudirka – 2011 – Peptide Science – Wiley Online Library
[5] Polímeros Peptoid: un material bioinspirable altamente designable
