探索生物大分子在界面上的有效排列和聚合的研究有可能解释基于蛋白质的粘附系统，并极大地帮助人们设计出高性能材料，如抗菌粘附、海洋防污、防生物污损以及生物医学和仿生物系统。由于蛋白质内部的两亲性和复杂/敏感的三维结构，这类生物聚合物在界面上表现出复杂的吸附行为，即非特异性吸附。因此，控制蛋白质在界面上的吸附和组装一直是生物学和化学领域的巨大挑战。

        从体积相对无限的溶液环境到有限的表面，蛋白质的排列受到很多因素的影响，包括表面特征、蛋白质二级结构以及蛋白质之间的相互作用。在界面上的各种蛋白质吸附模型中，β-片堆积和由此产生的淀粉样聚集被认为是驱动界面强力粘附的决定性因素。例如，由细菌产生的典型淀粉样纤维蛋白Curli fibril具有独特的β片结构，可在各种固体表面形成强大的粘附力。另一个例子是藤壶胶结物通过以β片为主的淀粉样成分牢牢粘附在礁石或船体表面。然而，与粘附有关的β片结构是在体内形成后才与各种表面结合，还是以随机线圈或α螺旋形式存在的柔性蛋白链首先附着在界面上，然后转变为β片结构，目前仍不清楚。

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        与之前关于蛋白质表面粘附由β片堆积引导的报道不同，本文作者在此提出了一个由α螺旋介导的蛋白质界面粘附模型（图1），从而对经典途径提出了挑战。他们证明，在蛋白质粘附的过程中，β片堆积并不是首先在溶液中形成的，而是在蛋白质经历了α-螺旋介导的界面吸附并将α-螺旋结构转化为β-片堆积后在界面上形成的。通过使用牛血清白蛋白（BSA）作为模型蛋白质，作者发现BSA中二硫键的还原导致未折叠的BSA拖动α螺旋的随机线圈聚集在固/液界面（SLI）上。然后，α-螺旋中的疏水残基暴露并突破SLI的水合层，接着亲水和疏水残基随机沉积，实现界面粘附。因此，第一层组装层富含α-螺旋二级结构，然后通过分子间二硫键得到加强，并进一步启动分步分层蛋白质组装。在这一过程中，β-片状堆叠以逐渐演变的方式从α-螺旋转化而来。因此，这一发现提供了一条有价值的线索，即具有β片的淀粉样蛋白可能是在蛋白质界面粘附后形成的。此外，α-螺旋介导的蛋白质界面粘附模型的发现为制备具有明确层数的蛋白质纳米膜提供了一种独特的策略，这种纳米膜在各种基底上具有稳固和可调节的粘附性，并具有良好的耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐超声波和耐胶带剥离的性能。

标题：α‐Helix-Mediated Protein Adhesion

作者：Yingying Zhang, Yongchun Liu, Yonggang Liu, Ping Zuo, Shuting Miao, Bowen Hu, Yu Kang, Wei Liu, Qingmin Yang, Hao Ren,* and Peng Yang*

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c03581