Wyjaśnienie rozpoznawania molekularnego
W wielu zastosowaniach biotechnologicznych używane są materiały kompozytowe, w których białka oddziałują z materiałami nieorganicznymi. Ważnym przykładem jest połączenie kolagenu i hydroksyapatytu w biomimetycznych rusztowaniach, które służą jako mechaniczna i wspomagająca macierz do budowy kości. Peptydy są również włączane w nanostrukturalne materiały o nowych właściwościach i funkcjach w celu uzyskania powierzchni biozgodnych i dostarczania leków. Wyjaśnienie oddziaływań białek z materiałami nieorganicznymi będzie wiec pomocne w projektowaniu skutecznych materiałów biomedycznych do różnych zastosowań. W tym kontekście, finansowany przez UE zespół projektu "Molecular recognition: Understanding proteins adsorption to inorganic surfaces" (PROADS) badał wiązania aminokwasów z nieorganicznymi substratami. W tym celu konsorcjum stworzyło protokół spektroskopii sił pojedynczej molekuły używającej mikroskopii sił atomowych do sprawdzenia jak aminokwasy o różnych właściwościach oddziałują z nieorganicznymi materiałami w roztworze. Ta metoda dostarcza bardzo szczegółowych informacji o oddziaływaniu peptyd-powierzchnia nieorganiczna na poziomie molekularnym. Badacze zmierzyli siłę oddziaływania między pojedynczymi resztami aminokwasowymi a substratem nieorganicznym i zaobserwowali wpływ siły jonowej roztworu na te oddziaływania. Odkryli oni, że to hydrofobowe i elektrostatyczne oddziaływania najsilniej wiążą peptydy do substratu silikonowego i miki. Te dane są uzupełnione przez symulacje komputerowe pokazujące również, że wiązanie peptydu do substratu jest kontrolowane przez względną liczbę stopni swobody konformacji peptydu i substratu w roztworze. Ograniczenie możliwości ruchu substratu wydaje się polepszać skuteczność wiązania peptydu. Rekapitulując, obserwacje poczynione przez członków projektu PROADS mają ważne konsekwencje dla projektowania nowych materiałów kompozytowych. Stworzona technologia może zostać użyta do badania oddziaływań innych molekuł i zaawansowanych zastosowań biomedycznych w przyszłości.
