顆粒在線訊：對(duì)于生物分子自組裝的研究，有助于探討細(xì)胞功能和疾病發(fā)病機(jī)制，并為構(gòu)建功能獨(dú)特的綠色生態(tài)材料體系提供有效手段。中國科學(xué)院過程工程研究所研究員閆學(xué)海團(tuán)隊(duì)總結(jié)了該團(tuán)隊(duì)在肽自組裝和多尺度過程機(jī)制方面的進(jìn)展。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)研究評(píng)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(shí)現(xiàn)了分子識(shí)別和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等獨(dú)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(xué)亞穩(wěn)態(tài)的形式存在，因存在時(shí)間短暫而難以觀察。隨著深入研究，科學(xué)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(xué)海團(tuán)隊(duì)專注于生物分子自組裝、多尺度過程機(jī)制和生物醫(yī)藥應(yīng)用的研究。基于前期在肽自組裝有序結(jié)構(gòu)方面的成果，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了調(diào)控肽自組裝過程新方法，以實(shí)現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其功能應(yīng)用。在肽自組裝無序結(jié)構(gòu)方面，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)瞬時(shí)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(dǎo)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(shì)，為發(fā)展新型可植入器件和遞藥系統(tǒng)提供了新契機(jī)。進(jìn)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(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)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(yīng)用提供了指導(dǎo)。對(duì)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(xì)胞的開發(fā)提供了方法，有助于剖析生物進(jìn)化過程和一些疾病的發(fā)病機(jī)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(xué)領(lǐng)域和可穿戴設(shè)備等可加工器件領(lǐng)域中獲得應(yīng)用。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。

《化學(xué)研究評(píng)述》封面