功能性多肽诱导羟基磷灰石仿生矿化的机制研究
发布时间：2021-08-27 21:41
生物分子结构与羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HAP）活性之间的量化关系是研究骨矿化机制、设计基于羟基磷灰石的植入物与药物载体的理论前提。以3个经噬菌体展示技术得到的多肽作为模型HAP结合肽（HAP-Binding Apatites, HBPs）,研究其丝氨酸磷酸化、带电氨基酸残基的存在、肽的净电荷对蛋白质二级构象以及HAP成核与晶体生长的影响。采用圆二色谱法观察了HAPs在溶液和结合态的二级结构。采用透射电子显微镜探讨了肽链对HAP成核和生长的影响。结果表明,HBPs会抑制Ca-P纳米颗粒的成核过程及其向结晶HAP的相变,并控制晶体在特定晶体学方向上的生长速率,促使HAP晶体形貌由无组织生长的典型针状转变为定向生长的仿生板状,磷酸化且净电荷高的pVTK对HAP的成核与生长的影响最为显著。
【文章来源】：广东轻工职业技术学院学报. 2020,19(03)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
骨矿化示意图[2]
根据CD光谱分析HBPs在溶液中和结合态的相对二级结构特征,结果如表2。VTK在溶液中呈现41%的α螺旋结构、17%的β折叠和β转角结构及42%的无规卷曲,而当VTK结合到HAP表面上时,其二级结构呈现出67%的α螺旋结构和33%的β折叠和β转角结构。这种从溶液态到结合态的构象变化与VTK肽链中的带电氨基酸基团与HAP表面离子(如Ca2+与PO4-)的结合有关,如图2所示。对于同时具有正负离子的VTK_7E,在溶液态时螺旋结构含量高达91%,与HAP表面结合后,螺旋结构含量降低至37%,而β结构与无规卷曲则相应增加。VTK和VTK_7E从溶液态到结合态的二级结构转变,表明了这些HBPs会发生二级结构类型之间的转变。相比之下,pVTK在溶液中主要表现为无规卷曲,并且在与HAP表面吸附后保持这种构象,这可能是由于无规卷曲具有更好的灵活性,比有序的α、β结构更易使带电残基与表面相互作用,可能更能影响HAP的结晶过程。表2 HPBs在溶液态和结合态的二级结构特征 溶液态各构型百分比/% 结合态各构型百分比/% α螺旋结构 β折叠 无规卷曲 α螺旋结构 β折叠 无规卷曲 VTK 41 17 42 67 33 0 VTK_7E 91 9 0 37 41 22 pVTK 19 35 46 13 45 42
从TEM实验结果得知,溶液中的Ca2+和PO4-在两分钟内结合并形成直径约为30～50 nm的球形纳米颗粒,且这些球形纳米颗粒相互连接形成随机网络(图3a)。到10 min时,纳米球逐渐聚集并形成了尺寸约为200～500 nm的颗粒(图3b)。到30 min时,Ca-PO4晶体整体呈现出明显的针状聚集结构,还有少部分板状结构和极少的纳米球(图3c),与Ca-PO4 晶体从无定形纳米球到结晶Ca-P的理论相变过程相吻合。1 h后,纳米球完全消失,主要结构特征为针状结构,并且表现出了更大程度的聚集(图3d)。通过对SAED结果的分析可以确定HAP晶体的(002)、(211)和(004)面,从而确认晶体Ca-P相为HAP(图4a)。纳米球的消失表明大多数或所有无定形相已转变为结晶HAP。从4 h到6 d,针状聚集体持续生长,并出现了一些六角形板状结构(图3e-f)。图4 Ca-P反应1h时的SAED衍射图。
本文编号：3367142
【文章来源】：广东轻工职业技术学院学报. 2020,19(03)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
骨矿化示意图[2]
根据CD光谱分析HBPs在溶液中和结合态的相对二级结构特征,结果如表2。VTK在溶液中呈现41%的α螺旋结构、17%的β折叠和β转角结构及42%的无规卷曲,而当VTK结合到HAP表面上时,其二级结构呈现出67%的α螺旋结构和33%的β折叠和β转角结构。这种从溶液态到结合态的构象变化与VTK肽链中的带电氨基酸基团与HAP表面离子(如Ca2+与PO4-)的结合有关,如图2所示。对于同时具有正负离子的VTK_7E,在溶液态时螺旋结构含量高达91%,与HAP表面结合后,螺旋结构含量降低至37%,而β结构与无规卷曲则相应增加。VTK和VTK_7E从溶液态到结合态的二级结构转变,表明了这些HBPs会发生二级结构类型之间的转变。相比之下,pVTK在溶液中主要表现为无规卷曲,并且在与HAP表面吸附后保持这种构象,这可能是由于无规卷曲具有更好的灵活性,比有序的α、β结构更易使带电残基与表面相互作用,可能更能影响HAP的结晶过程。表2 HPBs在溶液态和结合态的二级结构特征 溶液态各构型百分比/% 结合态各构型百分比/% α螺旋结构 β折叠 无规卷曲 α螺旋结构 β折叠 无规卷曲 VTK 41 17 42 67 33 0 VTK_7E 91 9 0 37 41 22 pVTK 19 35 46 13 45 42
从TEM实验结果得知,溶液中的Ca2+和PO4-在两分钟内结合并形成直径约为30～50 nm的球形纳米颗粒,且这些球形纳米颗粒相互连接形成随机网络(图3a)。到10 min时,纳米球逐渐聚集并形成了尺寸约为200～500 nm的颗粒(图3b)。到30 min时,Ca-PO4晶体整体呈现出明显的针状聚集结构,还有少部分板状结构和极少的纳米球(图3c),与Ca-PO4 晶体从无定形纳米球到结晶Ca-P的理论相变过程相吻合。1 h后,纳米球完全消失,主要结构特征为针状结构,并且表现出了更大程度的聚集(图3d)。通过对SAED结果的分析可以确定HAP晶体的(002)、(211)和(004)面,从而确认晶体Ca-P相为HAP(图4a)。纳米球的消失表明大多数或所有无定形相已转变为结晶HAP。从4 h到6 d,针状聚集体持续生长,并出现了一些六角形板状结构(图3e-f)。图4 Ca-P反应1h时的SAED衍射图。
本文编号：3367142
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