拡張されたRGD含有ペプチドの立体構造ダイナミクス

RGDは、細胞接着のために生体材料で使用されるトリペプチドの多作の例ですが、自由または表面に縛られたRGDトリペプチドの効力は、天然タンパク質内のRGDドメインよりも積極的な順序が少ないです。結合部位の化学環境を変えずに立体構造挙動を変化させるために、中心3つの残基がRGDであるフィブロネクチンタンパク質の断片で構成されるさまざまな長さのペプチドのセットを設計しました。これらのペプチドを使用すると、活性部位の立体構造ダイナミクスと過渡構造を測定します。私たちの研究は、隣接する残基が立体構造の挙動とインテグリン結合にどのように影響するかを明らかにしています。結合部位の障害は、RGDペプチドの効力にとって重要であり、RGD部位の近くの一時的な水素結合は、ペプチドのエネルギー環境粗さとペプチド結合の両方に影響することがわかります。この現象は、長距離の折りたたみ相互作用に依存しないものであり、RGD自体を含む短い結合配列が、細胞外マトリックスタンパク質のインテグリンターゲティング特性を完全に再現しない理由を説明するのに役立ちます。私たちの研究は、ペプチド結合が全体的なイベントであり、結合に直接関与するものよりも大きい断片は、機能的な生体材料のペプチドエピトープの設計に考慮されるべきであることを強化します。

RGD is a prolific example of a tripeptide used in biomaterials for cell adhesion, but the potency of free or surface-bound RGD tripeptide is orders-of-magnitude less than the RGD domain within natural proteins. We designed a set of peptides with varying lengths, composed of fragments of fibronectin protein whose central three residues are RGD, in order to vary their conformational behavior without changing the binding site's chemical environment. With these peptides, we measure the conformational dynamics and transient structure of the active site. Our studies reveal how flanking residues affect conformational behavior and integrin binding. We find that disorder of the binding site is important to the potency of RGD peptides and that transient hydrogen bonding near the RGD site affects both the energy landscape roughness of the peptides and peptide binding. This phenomenon is independent of longer-range folding interactions and helps explain why short binding sequences, including RGD itself, do not fully replicate the integrin-targeting properties of extracellular matrix proteins. Our studies reinforce that peptide binding is a holistic event and fragments larger than those directly involved in binding should be considered in the design of peptide epitopes for functional biomaterials.