分享一篇最近發(fā)表在Biomacromolecules上的文章，題目為Switchable Coacervate Formation via Amino Acid Functionalization of Poly(dehydroalanine)。這篇文章的通訊作者是來自美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的Timothy J. Deming教授。
凝聚體 (Coacervate) 通常是由多種生物大分子在水溶液中發(fā)生液液相分離形成的微小液滴結(jié)構(gòu)，它與多種生命過程相關(guān)，被認(rèn)為在生命起源中起著重要作用。簡單的聚合物體系也可以模擬復(fù)雜生物體系形成凝聚體，但是這些簡單體系缺乏對生理刺激做出響應(yīng)行為。在之前工作中，作者團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一類具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈氨基酸功能化的聚高半胱氨酸衍生物Xaa-CH，它具有在水中形成刺激響應(yīng)性凝聚體的能力；在本文中，作者探究了無手性聚氨基酸主鏈?zhǔn)欠褚材茉诓煌被峁δ芑蟠龠M(jìn)凝聚體形成，這些實(shí)驗(yàn)有望幫助理解多肽鏈的構(gòu)象和柔韌性如何影響凝聚體的形成與性質(zhì) (圖1)。
作者首先合成了用于聚氨基酸后修飾的巰基試劑，通過胱胺的氨基與氨基酸羧基縮合再接一步還原得到巰基功能化的氨基酸修飾基 (圖2A)；這些氨基酸修飾基可以高效地與聚脫氫丙氨酸ADH65 進(jìn)行Michael加成反應(yīng)(圖2B)。作者用核磁分析確定了每個(gè)殘基ADH均完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的功能化殘基，圓二色光譜 (CD) 結(jié)果表明功能化的外消旋聚氨基酸均為無序構(gòu)象。圖2. (A) 巰基氨基酸修飾基的合成；(B) 氨基酸功能化的外消旋聚氨基酸Xaa-rac-C的合成。 作者研究了不同聚合物Xaa-rac-C65在水中隨pH、溫度、反離子變化的相行為，以評估其物理化學(xué)性質(zhì)(表1)。在PBS緩沖液中，即含有磷酸根離子作為反離子的情況下，Ala-rac-C65 and Pro-rac-C65在90 oC以下均為澄清溶液；而Val-rac-C65，Leu-rac-C65和 Met-rac-C65在此條件下均有LCST，并且相轉(zhuǎn)變溫度會隨pH發(fā)生顯著的變化，隨pH增加，聚合物親水性增加，LCST會上升。反離子的變化也會顯著影響相行為，隨著陰離子價(jià)的升高，所有樣品的水溶性都會降低。表1. 含不同反離子的Xaa-rac-C65水溶液的凝聚體轉(zhuǎn)變溫度 作者用光學(xué)顯微鏡觀察研究了上述Xaa-rac-C65樣品在pH 7.0、三聚磷酸陰離子存在下的相分離性質(zhì)。親水性的Ala-rac-C65和Pro-rac-C65會形成不規(guī)則邊緣和簇狀的固體沉淀；Val-rac-C65，Leu-rac-C65和 Met-rac-C65均會形成光滑邊緣的液滴 (圖3A, B) ，并且具有流動性；將三聚磷酸鹽替換為多聚腺苷酸(polyA)也會形成類似的液滴結(jié)構(gòu)(圖3C, D)。這些結(jié)果表明側(cè)鏈上結(jié)合疏水和帶電氨基酸基團(tuán)可以幫助多肽更有效地形成凝聚體。圖3. (A) Leu-rac-C65 + TPP; (B) Met-rac-C65 + TPP; (C) Leu-rac-C65 + polyA; (D) Met-rac-C65 + polyA. Scale bars = 20 μm. 相比于之前作者報(bào)道的α-螺旋的氨基酸功能化的聚氨基酸 (圖1左) Leu-CH60，Leu-rac-C65和 Met-rac-C
