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从黏液获得灵感:合成黏蛋白可模仿天然黏蛋白 抗菌/中和毒素

时间:2021-11-19 08:52:11   来源:网络  

  这一发现有助于研究人员更好地理解粘蛋白的哪些特征有助于发挥不同的功能,尤其是它们的抗菌功能。合成粘蛋白模拟天然粘蛋白的这些功能,可以阻断微生物的毒性途径,最终产生治疗或预防传染病的新方法,合成粘蛋白引起的细菌耐药性不太可能,不同于抗生素。这篇论文发表在今天的《美国化学学会中心科学》杂志上。
  灵感来源于粘液
  在Amar G.Bose在教授的支持下,Kiessling 和 Ribbeck2018年开始合作,试图从粘液中获得灵感,创造能够模拟粘液的材料。粘液的主要成分是粘液蛋白——一种类似瓶刷的长蛋白质,上面附着着许多糖分子,称为聚糖。Ribbeck发现这些粘蛋白可以破坏感染性细菌的许多关键功能,包括它们分泌毒素、相互交流和附着在细胞表面的能力。这些特性使得许多科学家试图制造一个有助于预防或治疗细菌感染的人工版本。然而,粘蛋白如此之大,以至于很难准确复制它们的结构。每一种粘蛋白聚合物都有一个由数千种氨基酸组成的长骨架,很多不同的聚糖可以附着在这些骨架上。
  在新的研究中,研究人员决定专注于聚合物的骨架。为了复制其结构,他们使用了一种叫做开环复分解聚合反应( ring-opening metathesis polymerization—— 在此过程中,打开含碳环,形成含碳双键的线性分子。这些分子可以结合在一起形成长聚合物。
  2005年,Schrock因贝尔化学奖够驱动这种反应的催化剂,获得了诺贝尔化学奖。后来他开发了一种催化剂,可以特别产生顺式图像的产物——双键中的每个碳原子通常都有一个化学基团附着在上面。在顺式结构中,两个基团位于双键的同一侧。这些基团位于反式构型的相反一侧。
  研究人员使用制造聚合物骨架Schrock催化剂——它是以钨为基础的,可以形成顺式粘蛋白模拟聚合物。它们将这些聚合物与另一种氨基催化剂产生的聚合物进行比较,氨基催化剂可以产生反式产物。它们发现顺式结构更类似于天然粘蛋白,也就是说,它们形成了非常细长的水溶性聚合物。相反,反式聚合物形成的球状物聚集在一起而不是向外延伸。
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  随后,研究人员测试了合成粘蛋白模拟天然粘蛋白功能的能力。研究人员发现,当接触到霍乱弧菌产生的毒素时,拉长的顺式聚合物比反式聚合物更能捕获毒素。事实上,合成的顺式粘蛋白模拟甚至比天然粘蛋白更有效。
  研究人员还发现,它们的细长聚合物比反式聚合物更容易溶于水,这可能使它们在滴眼液或皮肤保湿霜的应用中发挥作用。由于它们能够有效地模拟天然粘蛋白的合成粘蛋白,研究人员计划研究粘蛋白在不同聚糖附着在主干上的功能如何变化。通过改变聚糖的组成,他们希望开发能够抑制各种微生物毒性的合成粘蛋白。我们正在考虑如何更好地模拟粘蛋白,但这项研究是理解相关内容的重要一步.Kiessling说。
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