La recherche sur l’auto-assemblage biomoléculaire aide à révéler la fonction cellulaire et la pathogenèse des maladies, et constitue également un moyen efficace de construire des systèmes de matériaux écologiques verts dotés de fonctions uniques. Récemment, une équipe dirigée par le professeur Yan Xuehai de l'Institut d'ingénierie des procédés (IPE) de l'Académie chinoise des sciences a été invitée à résumer ses progrès en matière d'auto-assemblage de peptides (PSA) et de mécanismes de processus multi-échelles.

L'étude, publiée dans Accounts of Chemical Research , comprend la découverte de structures désordonnées ressemblant à des gouttelettes, la révélation d'un nouveau mécanisme de désolvatation en plusieurs étapes du PSA médiée par la séparation de phase liquide-liquide (LLPS), le développement de nouveaux matériaux en verre solide présentant un désordre à longue portée et la a proposé des orientations clés pour la conception et le développement de matériaux peptidiques de nouvelle génération.

L'auto-assemblage biomoléculaire génère dans la nature des fonctions biologiques uniques telles que la reconnaissance moléculaire et la transduction du signal à travers des structures supramoléculaires ordonnées et désordonnées. Par rapport aux structures ordonnées, les structures désordonnées existent généralement sous la forme d'états métastables thermodynamiques, difficiles à observer en raison de leur existence de courte durée.

Grâce à des recherches approfondies, les chercheurs ont progressivement découvert certaines structures désordonnées comme des gouttelettes condensées ou du verre. Cependant, contrôler avec précision le processus d'auto-assemblage, notamment pour assurer la stabilité et l'intégrité des structures désordonnées, reste un défi majeur dans le domaine du PSA.

Les chercheurs de l'IPE ont travaillé sur la recherche sur l'auto-assemblage biomoléculaire, les mécanismes de processus multi-échelles et les applications biomédicales. Sur la base de travaux antérieurs, ils ont développé de nouvelles méthodes pour réguler le processus PSA pour la construction de structures ordonnées et leurs applications fonctionnelles.

En se concentrant sur les structures désordonnées ressemblant à des gouttelettes apparaissant de manière transitoire, ils ont révélé que le processus PSA est un processus de désolvatation en plusieurs étapes médié par le LLPS, ainsi que la modulation des gouttelettes métastables pour obtenir des structures ordonnées avec différentes morphologies et fonctions.

En outre, les chercheurs ont découvert des structures de verre solide désordonnées à longue portée, ainsi que les avantages en termes de performances de dégradabilité et de transformabilité, qui ouvrent de nouvelles opportunités pour le développement de nouveaux dispositifs implantables et systèmes d'administration de médicaments.

Les structures désordonnées auto-assemblées de peptides doivent encore être explorées, par exemple en utilisant la simulation informatique pour prédire les structures désordonnées et en utilisant des techniques d'imagerie et de suivi in ​​situ pour révéler les propriétés des structures désordonnées. La recherche et le développement en cours sur le PSA, du niveau ordonné au niveau désordonné, fournissent des conseils pour une régulation précise des structures désordonnées et des applications fonctionnelles.

L’étude des acides aminés et des peptides formant des coacervats grâce au LLPS fournit une méthode de développement de cellules primitives biomimétiques, qui nous aide à comprendre le processus d’évolution biologique et la pathogenèse de certaines maladies. Et les structures de verre désordonnées devraient être largement utilisées dans les domaines biomédicaux tels que l'administration de médicaments et les dispositifs traitables tels que les appareils portables en raison de leur bonne biodégradabilité, de leur aptitude à la transformation et de leur respect de l'environnement.

Plus d'informations : Rui Chang et al, Auto-assemblage des peptides :de l'ordre au désordonné, Récits de recherche chimique (2024). DOI : 10.1021/acs.accounts.3c00592

Informations sur le journal : Comptes de recherche chimique

Fourni par l'Académie chinoise des sciences