顆粒在線訊：對于生物分子自組裝的研究，有助于探討細胞功能和疾病發(fā)病機制，并為構(gòu)建功能獨特的綠色生態(tài)材料體系提供有效手段。中國科學院過程工程研究所研究員閆學海團隊總結(jié)了該團隊在肽自組裝和多尺度過程機制方面的進展。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學研究評述》（Accounts of Chemical Research）上，并被選作封面圖。

自然界中隨處可見的生物分子自組裝產(chǎn)生了有序和無序的超分子結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了分子識別和信號轉(zhuǎn)導等獨特的生物功能。與有序結(jié)構(gòu)相比，無序結(jié)構(gòu)通常以熱力學亞穩(wěn)態(tài)的形式存在，因存在時間短暫而難以觀察。隨著深入研究，科學家逐漸發(fā)現(xiàn)了凝聚體液滴或玻璃等無序結(jié)構(gòu)。然而，如何精確控制自組裝過程特別是確保無序結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性，仍是肽自組裝領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。

閆學海團隊專注于生物分子自組裝、多尺度過程機制和生物醫(yī)藥應用的研究?；谇捌谠陔淖越M裝有序結(jié)構(gòu)方面的成果，該團隊發(fā)現(xiàn)了調(diào)控肽自組裝過程新方法，以實現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其功能應用。在肽自組裝無序結(jié)構(gòu)方面，該團隊針對瞬時發(fā)生的液滴狀無序結(jié)構(gòu)，揭示了肽自組裝過程是由液-液相分離（LLPS）介導的多步去溶劑化過程，以及調(diào)控亞穩(wěn)液滴以得到具有不同形貌和功能的有序結(jié)構(gòu)的新方法。此外，研究發(fā)現(xiàn)了肽自組裝中的長程無序固體玻璃結(jié)構(gòu)及其可降解性、可加工的性能優(yōu)勢，為發(fā)展新型可植入器件和遞藥系統(tǒng)提供了新契機。進一步，研究展望了肽自組裝領(lǐng)域無序結(jié)構(gòu)尚待探索的若干研究方向，如結(jié)合計算機模擬預測無序結(jié)構(gòu)以及利用原位成像和跟蹤技術(shù)揭示無序結(jié)構(gòu)性質(zhì)等。

科研人員表示，持續(xù)研究和開發(fā)從有序到無序的肽自組裝過程，為精確調(diào)節(jié)無序結(jié)構(gòu)和功能應用提供了指導。對于氨基酸和肽等分子通過LLPS形成凝聚體的研究，為仿生原始細胞的開發(fā)提供了方法，有助于剖析生物進化過程和一些疾病的發(fā)病機制。無序玻璃結(jié)構(gòu)因良好生物降解性、可加工性及環(huán)保性，有望在藥物遞送等生物醫(yī)學領(lǐng)域和可穿戴設備等可加工器件領(lǐng)域中獲得應用。

研究工作得到國家自然科學基金國家杰出青年科學基金項目和重點項目以及中國科學院青年創(chuàng)新促進會等的支持。

《化學研究評述》封面