Peptide Self-Assemblies from Unusual α-Sheet Conformations Based on Alternation of d/l Amino Acids

化学 圆二色性 超分子化学 低聚物 蛋白质二级结构 单体 两亲性 自组装 结晶学 测试表 超分子组装 单层 氨基酸 立体化学 高分子化学 有机化学 聚合物 共聚物 晶体结构 生物化学
作者
Peng Zhou,Xuzhi Hu,Jie Li,Yan Wang,Henghao Yu,Zhaoyu Chen,Dong Wang,Yurong Zhao,Stephen M. King,Sarah E. Rogers,Jiqian Wang,Jian R. Lu,Hai Xu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (47): 21544-21554 被引量:22
标识
DOI:10.1021/jacs.2c08425
摘要

Peptide self-assembly is a hierarchical process during which secondary structures formed in the initial stages play a critical role in determining the subsequent assembling processes and final structural ordering. Unusual secondary structures hold promise as a source to develop novel supramolecular architectures with unique properties. In this work, we report the design of a new peptide self-assembly strategy based on unusual α-sheet secondary structures. In light of the strong propensity of leucine toward forming helical conformations and its high hydrophobicity, we design two short amphiphilic peptides Ac-LDLLDLK-NH2 and Ac-DLLDLLDK-NH2 with alternating l- and d-form amino acids. Microscopic imaging, neutron scattering, and spectroscopic measurements indicate that the two heterochiral peptides form highly ordered wide nanotubes and helical ribbons with monolayer thickness, in sharp contrast to twisted nanofibrils formed by the homochiral peptide Ac-LLLLK-NH2. Molecular dynamics simulations from monomers to trimers reveal that the two heteropeptides fold into α-sheets instead of β-sheets, which readily pack into tubular architectures in oligomer simulations. Simulated circular dichroism spectra based on α-sheet oligomers validate the proposed α-sheet secondary structures. These results form an important basis for the rational design of higher-order peptide assemblies with novel properties based on unusual α-sheet secondary structures.

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