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I beta-fogli consistono in filamenti polipeptidici estesi (beta-fila) collegati da una rete di legami idrogeno e si verificano ampiamente nelle proteine. Anche se l’importanza dei fogli beta nelle strutture ripiegate delle proteine è stata riconosciuta da tempo, c’è un crescente riconoscimento dell’importanza delle interazioni intermolecolari tra i fogli beta. Le interazioni intermolecolari tra i bordi di legame a idrogeno dei fogli beta costituiscono una forma fondamentale di riconoscimento biomolecolare (come l’accoppiamento delle basi del DNA) e sono coinvolte nella struttura quaternaria delle proteine, nelle interazioni proteina-proteina e nell’aggregazione di peptidi e proteine. L’importanza delle interazioni beta-sheet nei processi biologici li rende potenziali obiettivi di intervento in malattie come l’AIDS, il cancro e il morbo di Alzheimer. Questo articolo descrive l’uso da parte del mio gruppo di ricerca di sistemi di modelli chimici per studiare la struttura e le interazioni dei beta-sheet. I sistemi di modelli chimici forniscono un veicolo eccellente con cui esplorare i beta-sheet, perché sono più piccoli, più semplici e più facili da manipolare delle proteine. I modelli chimici sintetici forniscono anche l’opportunità di controllare o modulare i sistemi naturali o di sviluppare altre applicazioni utili e possono alla fine portare a nuovi farmaci con cui trattare le malattie. Nei nostri “beta-sheets artificiali”, i template molecolari e le unità di rotazione sono combinati con i peptidi per imitare le strutture dei beta-sheets paralleli e antiparalleli. I template e le unità di rotazione formano strutture ripiegate e con legami a idrogeno con i gruppi di peptidi e aiutano a prevenire la formazione di aggregati complessi e indefiniti. I modelli che duplicano il modello di legame a idrogeno di un bordo di un beta-filo peptidico mentre bloccano l’altro bordo si sono dimostrati particolarmente preziosi nel prevenire la formazione di aggregati e nel promuovere la formazione di semplici strutture monomeriche e dimeriche. I beta-fogli artificiali che presentano bordi esposti con legame a idrogeno possono formare dimeri ben definiti con legame a idrogeno. La dimerizzazione avviene facilmente in soluzioni di cloroformio, ma richiede ulteriori interazioni idrofobiche per verificarsi in soluzione acquosa. Le interazioni tra le catene laterali, così come il legame a idrogeno tra le catene principali, sono importanti nella formazione dei dimeri. Gli studi NMR sui beta-sheet artificiali hanno chiarito l’importanza della complementarità dei legami a idrogeno, della complementarità delle dimensioni e della complementarità chirale in queste interazioni. Queste preferenze di accoppiamento dimostrano la selettività della sequenza nel riconoscimento molecolare tra i beta-sheet. Questi studi aiutano a illustrare l’importanza delle interazioni intermolecolari bordo a bordo tra i fogli beta nei peptidi e nelle proteine. In definitiva, questi sistemi modello possono portare a nuovi modi per controllare le interazioni beta-sheet e trattare le malattie in cui sono coinvolti.