ソフトマテリアル：多チャネルのペプチドナノフィブリルにおける配列に符号化された六方格子

生体物質の構造的複雑さは、さまざまな長さスケールにわたる超分子集合を符号化した分子情報に由来する。本研究で我々は、9残基からなる最小限のペプチドが、超分子の組織化を方向付ける個別の側方相互作用モチーフを符号化できることを示す。これらのモチーフは六角形の細孔を形成し、階層的に敷き詰められることで、明確なトポロジーを持つ多チャネルのナノフィブリルを構築する。アミノ酸配列に符号化された両親媒性によって、クロスβ二量体、反転中心、三量体接合部が組み合わされ、側方成長と軸方向の積層を結び付ける相補的な界面が形成された。その結果、溶媒がアクセス可能な約5 nmの連続したナノチャネルを備えたハニカム格子が得られた。クライオ電子顕微鏡法によって、この超分子構造が解明され、格子の対称性と細孔の幾何学的形状がバリアント間で保存されていることが示された。系統的に摂動を加えることで、残基の位置を、超分子の対称性、格子の伝播、チャネルのトポロジーに結び付ける配列–構造規則が明確になった。分子動力学シミュレーションおよび振動分光法からは、水が引き続きチャネルにアクセスでき、その水和を配列によって調節できることが示された。これらの知見は、配列に符号化された最小限の相互作用階層によって超分子の長距離秩序をプログラムできることを明らかにするとともに、短いペプチドが、対称性によって規定される複雑な構造をどのように符号化できるかについての一般的な枠組みを提供している。

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