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粉樣纖維聚集體最初被認為是神經(jīng)退行性疾病中的典型病理結(jié)構(gòu)。但是，近些年研究發(fā)現(xiàn)，在生理條件下，越來越多的蛋白質(zhì)也被發(fā)現(xiàn)能夠通過相變聚集形成功能性淀粉樣聚集體，執(zhí)行眾多重要的生物功能。此外，淀粉樣纖維聚集體以其高度結(jié)構(gòu)化的層級組裝方式、卓越的機械性能、環(huán)境穩(wěn)定性和自我修復(fù)等特性，在生物基功能材料領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著合成生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)工具的快速發(fā)展，功能性淀粉樣纖維聚集體的功能設(shè)計也呈現(xiàn)出新的趨勢。

近期，上海有機所交叉中心劉聰課題組與中科院深圳先進技術(shù)研究院鐘超課題組合作在Chemical Society Reviews雜上發(fā)表了一篇題為 “Rational design of functional amyloid fibrillar assemblies”的綜述文章。該綜述全面總結(jié)了功能性淀粉樣纖維聚集體的前沿研究，從基于合成生物學(xué)的工程化設(shè)計和基于三維結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計等角度深入探討了其設(shè)計的原則與在下一代智能生物基材料中的應(yīng)用。

圖1. Society Reviews封面文章

綜述首先討論了淀粉樣聚集體的基本結(jié)構(gòu)特征。進一步探討了兩種主要的功能性淀粉樣纖維聚集體設(shè)計策略的基本原則：1）通過蛋白質(zhì)模塊設(shè)計或混合，引入新功能，這類應(yīng)用包括催化、病毒清除、生物模擬礦化、生物成像和生物治療等；2）利用合成基因回路動態(tài)調(diào)控生物體內(nèi)的淀粉樣纖維聚集體，主要應(yīng)用在形狀生成、泄漏修復(fù)和壓力感測等方面。隨后，文章總結(jié)了結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)的突破如何揭示淀粉樣纖維聚集體在原子級別的結(jié)構(gòu)多樣性，并闡述了淀粉樣纖維聚集體的組裝和解聚是如何被各種因素精確和多級調(diào)控的。這些精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)知識對于指導(dǎo)淀粉樣纖維聚集體的理性設(shè)計，特別是設(shè)計具有多種生物活性和可調(diào)控屬性的淀粉樣纖維聚集體，具有重要的意義。最后，文章展望了整合結(jié)構(gòu)可調(diào)性、合成生物學(xué)和人工智能可能帶來的功能性淀粉樣纖維聚集體設(shè)計新趨勢。

圖2. 功能性淀粉樣纖維聚集體設(shè)計的總結(jié)和展望

這篇綜述不但對淀粉樣纖維聚集體當(dāng)前的設(shè)計策略進行了全面總結(jié)，還對未來的發(fā)展趨勢提出了深思熟慮的預(yù)見與討論（圖2），對在該領(lǐng)域工作的研究人員具有較高的參考價值與借鑒意義。該工作得到了來自于國家自然科學(xué)基金委，科技部，及上海市科委等項目及基金的資助。

      論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00756h