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自组装多肽因具有良好的生物相容性和多样性的化学结构,逐渐引起人们极大的研究兴趣。但目前研究常用的多肽片段一般都是意外发现的或是来源于可以在生物体内组装的天然蛋白质。因此,通过合理地设计多肽使其具有特定的结构和功能是一个具有重要意义和挑战的工作。本论文设计合成了具有胰蛋白酶和基质金属蛋白酶7(MMP-7)响应片段的两种类型的功能性短肽,并对其在简单溶液中的自组装行为、酶响应性及与细胞的相互作用三个方面进行了研究。具体研究内容及结论如下:(1)水中Nap-FFNHCH2CH2OCOR9(Nap-FF-R9)分子在研究浓度下均表现为无规卷曲的二级结构,并且分子均呈现无规聚集体结构;在缓冲溶液中,随着多肽分子浓度的增加,分子二级结构中无规卷曲含量减少,而β-sheet含量升高,在较高浓度时多肽分子形成规则的纳米纤维状结构。(2)Nap-FF-R9在胰蛋白酶的作用下分子中精氨酸残基碳侧的酰胺键发生断裂,释放具有很强组装能力的Nap-FF-NHCH2CH2OCO-R(Nap-FF-R)片段,并且胰蛋白酶的加入可以显著改变体系的自组装行为,得到长度更长的纳米纤维的结构。(3)MTT实验得出Nap-FF-R9分子浓度在55μM以上时对Hela细胞和NIH3T3细胞均具有高效的杀伤效果。染色实验表明与Nap-FF-R9分子作用后Hela细胞的细胞膜破损、细胞核固缩、细胞骨架团聚。Nap-FF-R9与模拟细胞膜相互作用的实验表明静电作用在分子破坏细胞膜过程中的影响可能比疏水作用大。通过调整分子中的氨基酸残基改变分子的亲疏水性得到分子I3G3R9和R9,其与细胞作用得出Nap-FF-R9分子的两亲性可能是杀死细胞的重要因素。(4)Nap-FFGPLGLARK在水中、Nap-FFKPLGLARK和Nap-FFGPLGLARKRK在水中及缓冲溶液中的聚集体的二级结构均是随着溶液浓度的不断增大由无规卷曲向β-sheet转变,相应的组装体形貌由无规聚集体向规则的纤维结构转变。其中Nap-FFGPLGLARK在缓冲溶液中的溶解度非常小,限制其研究。(5)Nap-FFGPLGLARK、Nap-FFKPLGLARK和Nap-FFGPLGLARKRK在MMP-7的作用下其甘氨酸和亮氨酸之间的酰胺键均可发生断裂,释放出相应的组装基元Nap-FFGPLG、Nap-FFKPLG和Nap-FFGPLG。加酶条件下,相对于不加酶条件下组装体,由于Nap-FFGPLGLARK分子酶解转化率不高,酶解产物组装体形貌变化不明显;而Nap-FFKPLGLARK酶解产物的组装体纤维更长;Nap-FFGPLGLARKRK酶解产物的组装体纤维的直径更小,但是可以排列形成宽度更宽的纤维簇,并具有类似结晶体的结构。(6)Nap-FFKPLGLARK与He La细胞、NIH 3T3细胞、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌和绿脓杆菌作用表明,浓度在100μM时该多肽分子可以选择性杀伤金黄色葡萄球菌。Nap-FFGPLGLARKRK在浓度较低时对HeLa细胞、NIH 3T3细胞几乎没有毒性,浓度较高时对其均有较高的杀伤效果。