基于阴离子与手性调控的短肽自组装与酶催化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李欣 |
| 答辩日期 | 2023-05-22 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 关键词 | 自组装 短肽 阴离子 手性 酶催化 |
| 学位名称 | 工学博士学位 |
| 英文摘要 | 肽与蛋白分子的自组装广泛存在于自然界各种生命过程中，无序的分子自组装形成有序的纳米结构，不仅为生命体的功能实现提供物质保障，还可能成为引发许多疾病的致病因素。尤其是近年来，在越来越多的研究中认识到淀粉样蛋白组装在神经退行性疾病发展中所起的关键作用，这使得对于自组装过程的研究与调控变得尤为重要。相比于多肽与蛋白分子，短肽（通常氨基酸组成＜10）具有分子设计简单、组装灵活可控等特点，因此借助短肽自组装的研究来反映蛋白质的复杂结构和组装策略，为组装行为的调控以及先进功能材料的构建提供思路。本论文基于短肽超分子体系自组装行为、结构与性能的调控规律，研究阴离子与手性对超分子组装与酶催化体系的影响机制，为自然界手性选择、生物催化、疾病形成机理的研究奠定理论基础。具体研究内容分为以下三个部分：
（1）阴离子调控作用下短肽超分子自组装结构的可逆转化。基于两亲性二肽 9-芴甲氧羰基-L-酪氨酸-L-赖氨酸（Fmoc-YLKL）的自组装体系，研究不同类型的阴离子对组装过程中各种驱动力的调控与平衡作用，从而触发Fmoc-YLKL不同的组装路径，形成不同的组装体形貌。通过调控 C 末端羧基的质子化和去质子化状态，实现Fmoc-YLKL/SO42-体系超分子结构与手性的可逆转换，并揭示 pH 开关触发的超分子组装机理。另外该自组装体系发射的圆偏振发光能够触发 2,4-二炔基二十一烷酸的对映选择性聚合反应。本章节研究内容将在超分子自组装体系的精准调控以及手性功能材料的制备方面具有广泛的参考与应用价值。
（2）Hofmeister 效应介导的短肽超分子水凝胶体系，应用于肿瘤模型的细胞三维（3D）培养。基于 Hofmeister 效应下Fmoc-YLKL超分子水凝胶对阴离子（SO42-）的响应规律，通过 3D 生物打印制备水凝胶支架。该材料体系具有固化成型迅速（＜20 s）、浸泡细胞培养基增韧、细胞相容性高等优势，在 3D 培养过程中能够维持细胞的生长增殖，从而制备毫米级别的肿瘤组织微球。本章节通过研究短肽超分子水凝胶的性能调控策略以及肿瘤模型的体外构建，为组织工程与生物医药领域提供理论依据。
（3）分子手性对短肽自组装行为和酶催化动力学的影响机制。手性结构及其调控与生命现象密切相关，本章节通过改变短肽序列与手性，阐明氨基酸手性对超分子组装以及酶与底物亲和作用的影响规律。结果表明底物中任意位置 D-氨基酸的存在均会对嗜热蛋白酶的催化作用（包括催化水解与缩合反应）产生抵抗，使酶的催化效率由 63.8%～100%降至 9.6%以下。本章节由分子水平的手性出发，研究短肽的自组装以及酶与底物的结合机制，有助于理解自然界生命过程中的手性选择，对生物催化中的手性依赖以及人体内 D-氨基酸积累有关的疾病形成具有启示作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60234]  |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李欣. 基于阴离子与手性调控的短肽自组装与酶催化研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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