华南理工大学边黎明教授团队 Angew：蛋白二级结构类似物的定向构象转换调节干细胞的机械传感与分化

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蛋白质二级结构的动态构象变化对其功能至关重要。例如细胞外基质可以通过二级结构的动态构象转换，打开或关闭细胞粘附配体与跨膜蛋白受体的结合以及相关的细胞内信号级联反应，从而调节多种细胞功能。然而鲜有研究报道如何模拟细胞外基质蛋白动态二级结构的构象转换，并通过调节纳米级细胞粘附配体的动态呈递来进一步揭示细胞-细胞外基质相互作用的机制。

锌指，一种独立折叠的蛋白质二级结构域，存在于人类基因组3% 的基因中，可以调节多种细胞活动，如细胞迁移和分化。近期，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授团队通过引入锌配位单元设计了一种基于聚乙二醇的锌指二级结构类似物。与材料表面偶联的锌指结构类似物可以通过锌离子-组氨酸的可逆配位原位实现锌指结构展开和折叠状态之间的动态构象转换，控制锌指结构末端细胞粘附配体对细胞膜跨膜蛋白受体的结合，从而调节干细胞的粘附和机械传感依赖性分化。相信“通过合理设计折叠合成聚合物-离子配位复合物模拟蛋白质动态二级结构”，可以为精确控制蛋白质二级结构类似物的构象转换，开发生物活性材料以调节细胞功能提供一种简单通用的方法。

图1. a）利用自回避行走 (SAW) 模型估算折叠聚乙二醇（PEG）链的自由能壁垒。锌配位单元可以稳定基于聚乙二醇链的锌指结构类似物的折叠结构，并将 P_Folded 增加到超过90%。而游离聚乙二醇链的 P_Folded 仅为0.1%。b）与材料表面偶联的锌指结构类似物展开与折叠状态之间的原位构象转换可以呈现或隐藏生物粘附配体（RGD），从而可逆地调整生物粘附配体对细胞膜跨膜蛋白受体（整合素）的结合，进而控制干细胞的粘附和机械传感依赖性分化。

该工作以“Directed Conformational Switching of a Zinc Finger Analogue Regulates the Mechanosensing and Differentiation of Stem Cells”为题发表在《Angew. Chem., Int. Ed.》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202203847）。文章第一作者为赵鹏超博士，文章共同通讯作者为香港中文大学医学院李刚教授、物理系王一教授与华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203847

边黎明教授2021年获聘教育部长江学者特聘教授，入职华南理工大学生物医学科学与工程学院，现任学院副院长。边教授长期致力于发展先进纳米材料与水凝胶材料在生物医学领域的应用，并且逐渐建立了从基础材料学，生物医学研究到医疗应用研究的多方向的深度研究。边教授课题组近期在高水平学术期刊发表多篇论文，相关详细内容可查阅边教授实验室网站：

https://www.x-mol.com/groups/bian_lab

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