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科研进展

Chem Soc Rev | 刘聪综述功能性淀粉样聚集体理性设计的前沿研究

发布时间:Jul 11, 2023

淀粉样纤维聚集体最初被认为是神经退行性疾病中的典型病理结构。但是,近些年研究发现,在生理条件下,越来越多的蛋白质也被发现能够通过相变聚集形成功能性淀粉样聚集体,执行众多重要的生物功能。此外,淀粉样纤维聚集体以其高度结构化的层级组装方式、卓越的机械性能、环境稳定性和自我修复等特性,在生物基功能材料领域也有广泛的应用。近年来,随着合成生物学和结构生物学工具的快速发展,功能性淀粉样纤维聚集体的功能设计也呈现出新的趋势。

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近期,交叉中心刘聪课题组与中科院深圳先进技术研究院钟超课题组合作在Chemical Society Reviews杂上发表了一篇题为 “Rational design of functional amyloid fibrillar assemblies”的综述文章。该综述全面总结了功能性淀粉样纤维聚集体的前沿研究,从基于合成生物学的工程化设计和基于三维结构的精准设计等角度深入探讨了其设计的原则与在下一代智能生物基材料中的应用。


综述首先讨论了淀粉样聚集体的基本结构特征。进一步探讨了两种主要的功能性淀粉样纤维聚集体设计策略的基本原则:1)通过蛋白质模块设计或混合,引入新功能,这类应用包括催化、病毒清除、生物模拟矿化、生物成像和生物治疗等;2)利用合成基因回路动态调控生物体内的淀粉样纤维聚集体,主要应用在形状生成、泄漏修复和压力感测等方面。随后,文章总结了结构生物学技术的突破如何揭示淀粉样纤维聚集体在原子级别的结构多样性,并阐述了淀粉样纤维聚集体的组装和解聚是如何被各种因素精确和多级调控的。这些精准的结构知识对于指导淀粉样纤维聚集体的理性设计,特别是设计具有多种生物活性和可调控属性的淀粉样纤维聚集体,具有重要的意义。最后,文章展望了整合结构可调性、合成生物学和人工智能可能带来的功能性淀粉样纤维聚集体设计新趋势。


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1. 功能性淀粉样纤维聚集体设计的总结和展望


这篇综述不但对淀粉样纤维聚集体当前的设计策略进行了全面总结,还对未来的发展趋势提出了深思熟虑的预见与讨论(图1),对在该领域工作的研究人员具有较高的参考价值与借鉴意义。该工作得到了来自于国家自然科学基金委,科技部,及上海市科委等项目及基金的资助。


论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00756h


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