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工程师揭示了头足类动物的分子秘密

Reflectins是使鱿鱼和章鱼能够改变颜色并与周围环境融合的独特结构蛋白,被认为在电子,光学和医学等领域具有巨大的创新潜力。由于它们的非典型化学组成和对微妙的环境变化的高度敏感性,科学家和发明人一直在努力充分利用这些生物分子的力量。

加州大学欧文分校(Irvine)的研究人员最近在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究中,揭示了一种在分子水平上反射蛋白变体的结构,并证明了一种可机械控制该分子的层次组装和光学性质的方法。蛋白质。这些发现被视为开发反射蛋白家族许多潜在有用属性的关键步骤。

“我的实验室长期以来一直在模仿头足类动物的光散射和光反射能力,目的是发明新型的自适应温度调节织物和其他日常技术,”合著者Alon Gorodetsky说化学和生物分子工程教授。“通过这项研究,我们专注于发展对反射素如何在分子水平上起作用的详细的基本理解。”

Gorodetsky表示,科学家对反射蛋白很感兴趣,因为与其他基于蛋白质的材料相似,它们具有许多有利的属性,例如可控的自组装,刺激反应性,可定制的功能以及与其他生物系统的相容性。该模型生物材料还显示出其在改变人类细胞的折射率并支持神经干细胞生长方面的有用性。

Gorodetsky和他的合作者在UCI的Henry Sameuli工程学院的实验室中,利用生物信息学预测选择了一种反射蛋白变体,在细菌中产生了蛋白质,并开发了将其维持在稳定状态的溶液条件。

然后,研究人员使用了多种工具来分析蛋白质及其溶液,包括分子动力学模拟,小角度X射线散射和核磁共振波谱学。他们还使用原子力显微镜和三维全息显微术等技术探查了组装的多聚体蛋白质集合。这些方法使团队能够评估反射蛋白变体的全部质量和特性。

Gorodetsky说:“通过我们的协同计算和实验方法,我们能够阐明反射蛋白变体的三维结构,从而在蛋白质的结构特征和固有光学特性之间建立了直接的联系。” “这项研究可以被视为在生物工程应用中使用此类蛋白质的有价值的概念框架。”

Gorodetsky说,他的团队的工作将使用于加工reflectin的材料,并指出新的途径为定制剪裁电影新技术的蛋白质在纳米和微米表盘刻度,这将是生物光子和生物电子应用是有益的,以及用于启发具有复杂光散射功能的聚合材料设计。他还说,该项目中使用的方法可以帮助更好地理解支撑头足类动物变色能力的机制。

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